有源滤波器的幅频响应特性、电路拓扑结构和实

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  • 软件大小:1.08MB
  • 更新时间:2020-08-272011-03-04 10:35
  • 软件语言:简体中文
  • 软件授权:免费软件
  • 软件厂商:威盘网
  • 软件类别:其它工具
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应用平台:Win2K,WinXP,Win2003,Vista,Win7
软件评分:8.9
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基本简介

有源滤波器测试丈量电路中常常会应用到的电路,大年夜家也常常会看到诸哪MFB滤波器,巴特沃斯滤波器,等各类不合的说法,下面带大年夜家一路来熟识有源滤波器。

一。滤波器的频率相应

滤波器可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等四种,因为四种滤波器可互相转化,本文为行文方便整个以低通滤波器为例进行阐明。

抱负的低通滤波器幅频特点曲线如下图所示,即通带增益恒定,过渡带无穷小,过渡区域斜率无穷大年夜,阻带增益为0。但这样抱负的幅频特点在现实傍边是不存在的。是以滤波器设计的中间问题,便是要谋略出一个相应曲线,按照规定的正确度贴近亲近抱负环境的滤波器,并在实验室中制作实现。下图实线即为这样一条低通滤波器的实际相应曲线。

实际电路设计普遍被大年夜家吸收的滤波器幅频相应特点包括以下几种:巴特沃斯滤波器,切比雪夫滤波器,椭圆滤波器,贝塞尔滤波器等多种。

1.巴特沃斯滤波器

具有最大年夜幅度平坦度特点,应用该滤波器可得到尽可能平坦的通带幅频相应。高于截止频率的频带衰减具有适中的斜率,其脉冲相应具有适当的过冲及振铃。下图为不合阶数巴特沃斯滤波器的幅频相应和时域相应。

2.切比雪夫滤波器

与巴特沃斯型比拟,此类滤波器在通带以外的衰减更为陡峭,但这因此就义通带内的纹波为价值的。切比雪夫滤切比雪夫滤波器的截止频率定义为相应滚降至低于纹波带的频点。对付偶数阶滤波器而言,所有纹波均高于0 dB了益的直流相应,是以截止频点位于0 dB 衰减处。对付奇数阶滤波器来说,所有的纹波均低于0 dB了益的直流相应,截止频率则定义为低于纹波带最大年夜衰减点(- ripple dB的频点)。在极点数量必然时,增添通带纹波可实现更陡峭截止。相对付巴特沃兹滤波器而言,切比雪夫滤波器的脉冲相应具有更大年夜的振铃。

下图为此型滤波器的频域与时域相应。

3.贝赛尔

也称为汤姆逊(Thomson)型滤波器。因为其线性相位相应特点,使得此类滤波用具有最优的脉冲相应(最小化过冲及振铃)机能。对付给定的极点数量而言,贝赛尔的幅频相应并不如巴特沃兹平坦,-3 dB 截止频率以外频带的衰减也不如巴特沃兹陡峭。只管须采纳更高阶的贝赛尔滤波器来贴近亲近给定的巴特沃兹滤波器的幅频相应,但斟酌到贝赛尔滤波器的脉冲相应保真度,增添必然的繁杂性(源于附加的滤波器部件)也是物有所值的。

下图此型滤波器频域相应与时域相应。

二。 滤波器电路拓扑布局

对付有源RC滤波器来说,单运放一样平常最高只能设计二阶滤波器,更高阶的滤波器由多个一阶或二阶滤波器串联而成。下面以二阶有源滤波器为例先容常见滤波器拓扑布局。

1.MFB

也称为无限增益拓扑(或Rauch拓扑),对元件值改变的敏感度较低,是以较为常用,其范例电路拓扑如下图所示。

2.Sallen Key

在某些例子中,Sallen-Key拓扑证实更为优秀。就履历轨则而言,下列环境时,Sallen-Key拓扑更佳:

1)增益精度较为紧张,

2)采纳了单位增益滤波器,以及

3)极点对Q值较低(例如,Q 《3)

在单位增益时,因为运算放大年夜器被用作单位增益缓冲器,使得 Sallen-Key拓扑具有了与生俱来的卓越增益精度。对MFB拓扑而言,增益则取决于R2/R1的电阻比值。单位增益Sallen-key拓扑还具有元件需求较少的上风(仅需两个电阻,MFB需三个电阻)。在利用于高Q值高频率滤波器部件之时,Sallen-Key拓扑也是可取的。在此类部件中,若采纳MFB设计,C1值必需很低以获得合理的电阻值。下图为Sallen Key低通波器的范例电路图。

3.双二次型

双二次型与前面两种电路比拟,必要应用更多的元件,但便于调剂并具有很好的稳定性,在设计高阶滤波器进行多级级联时更有上风。

三。 滤波器设计

因为有源滤波器频率相应特点谋略繁杂,今朝进行滤波器设计时一样平常采纳谋略机进行帮助设计。今朝利用对照广泛的滤波器设计软件有Filter Solutions,FilterPro等专用软件。

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