有源滤波器设计范例.pdf

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1、一、低通滤波器的设计低通滤波器的设计是已知wo（-3dB截止频率）、H0LP（直流增益）、Q（在-3dB截止频率时的电压放大倍数与通带放大倍数数值之比）三个参数来设计电路，可选的电路形式为压控电压源低通滤波器和无限增益多路反馈低通滤波器。下面分别介绍：（一）二阶压控电压源低通滤波器图1二阶压控电压源低通滤波器原理图RBH0LPK1RA1woR1C1R2C21Q1KR1C1R2C2R1C2R2C1R2C2R1C1由上式可知，可通过先调整R1来先调整wo，然后通过调整K来调整Q值。对于巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔三种类型二阶LPF的Q值分别为0.7

2、07、1、0.56。1、等值元件KRC电路设计令RRR和CCC，简化上述各式，则1212RBH0LPK1RA1woRC1Q3K得出的设计方程为1RCwo1K3QRB(K1)RA由上式可知，H0LP值依赖于Q值大小。为了将增益从现在的Aold降到另一个不同的值Anew，应用戴维南定理，用分压器R1A和R1B取代R1，同时确保wo不受替换的影响，需符合下式：R1BAnewAoldR1AR1BR1AR1BR1电路连接如图2所示。图2二阶压控电压源低通滤波器等值法原理图2、参考运算放大器应用技术手册（1）选取C111（2）Rw0C12f0C11（3）

3、电容扩展系数m2(H0LP1)4Q（4）C2mC1（5）R2QR1R（6）R22Qm（7）选取RA，则RB（H0LP1）RA【范例1】设计一低通滤波电路，要求其截止频率f0为10kHz，Q0.707，ff0处的衰减速率不低于40dB/10频程，截止频率和增益等的误差要求在±10%以内。设计步骤：1．首先选择电路形式，根据设计要求确定滤波器的阶数n。（1）由衰减速率要求20ndB/十倍倍频≥40dB/十倍频程，算出n=2。（2）根据题目要求，选择二阶压控电压源低通有源滤波电路形式。2．根据传输函数等的要求设计电路中相应元器件的具体数值。（1）根

4、据滤波器的特征频率f0选取电容C和电阻R的值。电容C的大小一般不超过1uF，电阻R取值为kΩ数量级。表1给出截止频率f0与电容值的选择参考对照表。表1截止频率与所选电容的参考对照表f010~100Hz0.1~1kHz1~10kHz10~100kHzC1~0.1uF0.1~0.01uF0.01~0.001uF1000~100pF设电容C的取值为1nF，11R15.915k392f0C21010110取标称值，R16k（2）根据K确定电阻RA和RB的值11K331.5858Q0.707换算成对数为20lg1.58584.005dB取RA1k，则R

5、B585.8，取标称值590Ω（3）如果修改增益为1，则R1B11.5858R1AR1BR1AR1B15.915k计算可得R1A25.239kR1B43.084k3．如果有灵敏度的要求，再进一步根据灵敏度对元件参数值的误差和稳定性提出限制。【范例2】设计一低通滤波电路，要求其截止频率f0为10kHz，Q0.707，直流增益H0LP=10，ff0处的衰减速率不低于40dB/10频程，截止频率和增益等的误差要求在±10%以内。1．首先选择电路形式，根据设计要求确定滤波器的阶数n。（1）由衰减速率要求20ndB/十倍倍频≥40dB/十倍频程，算出n

6、=2。（2）根据题目要求，选择二阶压控电压源低通有源滤波电路形式。2．根据传输函数等的要求设计电路中相应元器件的具体数值。（1）根据滤波器的特征频率f0选取电容C和电阻R的值。电容C的大小一般不超过1uF，电阻R取值为kΩ数量级。表1给出截止频率f0与电容值的选择参考对照表。表2截止频率与所选电容的参考对照表f010~100Hz0.1~1kHz1~10kHz10~100kHzC1~0.1uF0.1~0.01uF0.01~0.001uF1000~100pF（1）选取C1，设电容C1的取值为1nF，则11R15.915k392f0C2101011

7、011（2）电容扩展系数m2(H0LP1)2（10-1）9.54Q40.707（3）C2mC19.5nF（4）R12QR20.70715.91522.512kR15.915（5）R21.1848k2Qm20.7079.5（6）选取RA=1kΩ，则RB（H0LP1）RA9k3．如果有灵敏度的要求，再进一步根据灵敏度对元件参数值的误差和稳定性提出限制。（二）二阶无限增益多路反馈低通滤波器图3二阶无限增益多路反馈低通滤波器原理图R3H0LP-R11woR2C1R3C2C1C2Q2R2R3R1R3R2R2R3由上式可知，可通过先调整R3来先调整wo，

8、然后通过调整R1来调整Q值。参考运算放大器应用技术手册（1）选取C211（2）Rw0C22f0C22（3）C14Q(H0LP1)C2R（5）R12QH0LPR（6）