滤波器参数设计方案说明.doc

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1、滤波器参数设计方案说明一、设计指标1、滤波器函数类型：巴特沃斯、契比雪夫2、滤波器类型：低通、高通、带通3、中心频率或截至频率范围：1Hz～140kHz4、滤波器阶数：4阶5、输入信号范围：最大幅值4Vpp，最小幅值mV级6、输入信号：正弦波（0～40MHz）、方波（0～1MHz,默认占空比50%）两种，幅度可通过电位器调节7、输出信号：两级程控放大（0～96dB），一级程控衰减（0～48dB）二、设计中使用的公式及数据表2.1中心频率及Q值计算公式低通高通带通截止频率品质因数注：（1）为低通或高通滤波器截止频率，、为各阶巴特沃斯和契比雪夫对应的归

2、一化系数；（2）为带通滤波器的中心频率，为带通滤波器的带宽，Q’为带通滤波器的品质因数。表2.2各阶滤波器二阶滤波器节B、C表巴特沃斯契比雪夫BCBCN=21.4142141.0000002.3723663.314037N=40.7653671.0000000.5283131.3300311.8477591.0000001.2754800.622925N=60.5176381.0000000.2293871.1293871.4142141.0000000.6266930.8963741.9318521.0000000.8560830.263361注

3、：契比雪夫滤波器的各阶系数是在通带波纹为0.1dB下求得。表2.34阶滤波器设计参数表（采用归一化频率）低通高通带通f01(Hz)f02(Hz)Q1Q2f01(Hz)f02(Hz)Q1Q2f01(Hz)f02(Hz)Q1Q2巴特沃斯111.3070.541111.3070.5410.9321.0737.0717.071契比雪夫0.7891.1530.6912.1831.2670.8670.6192.1830.8711.1484.2154.215注：（1）表中给出的巴特沃斯和契比雪夫滤波器系数均为4阶滤波器；（2）契比雪夫滤波器的通带波纹为0.1dB

4、，两种滤波器的带通模式下为时的参数，BW为带通滤波器的带宽，Q´为带通滤波器的品质因数。三、低通滤波器设计1、截止频率及Q值计算由文献《有源滤波器精确设计手册》可以查得四阶巴特沃斯和契比雪夫滤波器各二阶节的B、C值，见表2.2。根据表2.1，计算得到四阶巴特沃斯和契比雪夫滤波器各二阶滤波器节的Q值，如表2.3，我们重新整理成表3.1。表3.1四阶低通滤波器各二阶滤波器节的Q值和归一化频率四阶巴特沃斯四阶契比雪夫（通带纹波0.1dB）二阶滤波器节次Q截止频率（Hz）二阶滤波器节次Q截止频率（Hz）11.307110.6190.78920.541122

5、.1831.1532、、Ｑ和工作模式编程参数的确定fclk/f0编程参数的确定有两种方法：（1）固定fclk/f0比值，即无需改变频率比的NF编程值，通过改变时钟频率fclk对应改变中心频率（截止频率）f0值。也即根据输入中心频率（截止频率）f0计算得到时钟频率fclk。（2）固定时钟频率fclk，根据输入的中心频率（截止频率）f0计算NF值。由于滤波器不同模式下fclk和fclk/f0比值范围的限制不同，且一个固定的时钟频率fclk只能产生满足64各频率点的中心频率（截止频率）f0，得到的中心频率（截止频率）f0的范围较窄。若要活得较大的中心频率

6、范围，需要多个固定时钟频率点。综合比较，选择第一种方式。由于MAX262的工作模式2与其他工作模式的fclk/f0比值可选用的范围不同，且不同的工作模式下时钟和中心频率的限制范围也不同。为尽量采用高的fclk/f0比值以提高滤波器的抗混叠性能和减少Q值和f0的设计误差，设计将中心频率范围分为三个频段，再对三个频率段分别选择各个工作模式下的fclk/f0比值。由于时钟采用单片机产生，而单片机1个指令周期最短为1us，因此其最高频率fclk=500kHz（2个指令周期），因此滤波器最高中心频率（截止频率）不能超过20kHz，具体fclk/f0比值的选择

7、见表3.2。从表中可以看出，在低频率段fclk/f0比值较高，而在高频率段fclk/f0比值较低。表3.2fclk/f0比值选择表f0频率段工作方式fclk/f0比值1Hz≤f0≤5kHz1、3、4100.5325kHz≤f0≤10kHz1、3、450.27210kHz≤f0≤20kHz1、3、4231.10由表3.1可知，四阶巴特沃斯和契比雪夫低通滤波器各二阶滤波器的Q值均不大，在模式1下便可查找到较接近的Q值。工作模式确定后，根据fclk/f0编程比值选择表3.2。已知Q值、工作模式和fclk/f0编程比值后，查找MAX262芯片资料中的误差表

8、，得到各阶滤波器节的Ef0和Eq，如表3.3。表3.3四阶低通滤波器误差数据表四阶巴特沃斯四阶契比雪夫（通带纹波0.1dB