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常见电路——扩流电路 多数运放的输出电流能力很差，在需要大电流输出时，或者采用大电流运放，或者采用扩流电路。 左图是标准全幅度扩流，右两图为单极性扩流。 Ui0 Ui0 VCC -VEE 常见电路——基准电路 电流基准 常见电路——基准电路 常见电路——基准电路 常见电路——基准电路 常见电路——基准电路 常见电路——滤波器（非集成滤波器） 一般概念：有源滤波器和无源滤波器 所有使用active device（有源器件，如运放、晶体管等）实现的滤波器，都称为有源滤波器。而仅使用电阻、电容、电感等实现的滤波器，称为无源滤波器。 无源滤波器结构简单，价格低廉，无器件引入问题，可以使用在最高频率处。但其结构僵化，实现高阶级联衰减严重，各级相互影响，低频段需要很大的电容或者电感，难以用于低频。 有源滤波器结构稍复杂，存在器件引入后带来的问题，如器件本身高频特性不好引起无法在高频段工作。但是，其结构可变性强，容易级联，可以放大等优点，扩大了它的应用场合。 选择策略： 在极低频率段，一般不采用无源滤波器。 低阶滤波器可以使用无源，但要考虑其输入输出阻抗与电路的匹配。 对微小的前端信号，当必须使用滤波器时，一般都采用无源。 常见电路——滤波器（非集成滤波器） 一般概念：滤波器阶数 滤波器分为一阶（first order）、二阶（second order）以及高阶（high order）。 每增加一阶，截止频率处的衰减将加快10倍。 需要根据滤波要求，选择合适的阶数。 高阶滤波器是由一阶和二阶滤波器级联形成。 在级联过程中，即便是相同的二阶滤波器，也很少设计成参数完全一致的。这造成高阶滤波器设计的复杂性。因此，如果低阶能够满足要求，就一定不要设计成高阶。 阶数 1 2 3 4 5 衰减倍率 －20dB/10倍频 －40dB/10倍频 －60dB/10倍频 －80dB/10倍频 －100dB/10倍频 常见电路——滤波器（非集成滤波器） 一般概念：品质因数 对于一阶滤波器，没有必要出现品质因数的概念。 二阶滤波器中，对低通或者高通，Q代表着极点品质，也就是极点处的增益大小，由此产生了不同种类的滤波器。 当Q0.707时，幅频特性会出现隆起，切比雪夫型。 当Q=0.707时，巴特沃思型。 当Q0.707时，贝赛尔型。 Q值的选取，几乎无需设计者操心。当你需要切比雪夫，告诉需要的阶数，有标准表格告诉你，各级的Q应该选多少。 对带通/带阻滤波器，Q代表通带/阻带的尖锐程度。Q=fn/(f2-f1) 常见电路——滤波器（非集成滤波器） 一般概念：不同类型滤波器的选择 巴特沃思：具有最大限度的平坦频段，保护有用信号的幅度一致性。广泛用于数据采集系统中的ADC前端抗混叠滤波。 切比雪夫：提供更加陡峭的增益衰减。通带增益不是单调的，包含固定数量的纹波。通带纹波越多，衰减越快。经常用于滤波器组设计中，此处信号中含什么频率比增益不变更加重要。 贝赛尔低通在宽频率范围内具有线性相位特性，这导致在此频段内具有不变的群延时。贝赛尔低通，因此提供了一个最适合方波传输的行为。然而，它的其它特性却不如巴特沃思和切比雪夫。 常见电路——滤波器（非集成滤波器） 一般概念：滤波效果分类 低通滤波器：保留低频，滤除高频。 高通滤波器：保留高频，滤除低频。 带通滤波器：保留一个频段内的信号，滤除其余的。 陷波器（带阻滤波器）：滤除一个频段内的信号，保留其余的。 全通滤波器：不滤除任何频率分量，仅对不同的频率分量产生线性相移。 常见电路——滤波器（非集成滤波器） 一般概念：滤波器设计的基本规则 先确定使用有源还是无源。 无源滤波器有大量的现成电路可以参考，有标准的计算公式。 对有源滤波器，首先要确定三种滤波器的种类，是巴特沃思、还是切比雪夫等。 然后确定阶数，根据表格确定各级的Q、a、b。 选择合适的电路结构，Sally-Key or MFB. 对每级滤波器，选定一个电容C1,即可计算获得其它参数。 常见电路——低通滤波器 常见电路——一阶低通滤波器 一阶低通滤波器——基本电路 分析 设计 已知fL,，增益A0,以及a1 1）选定C1 2） 3）选定R3 已知fL,，增益A0,以及a1 1）选定C1 3） 注意：如果计算出的电阻过大（大于500k）或者过小（100欧），需要重选。 常见电路——一阶低通滤波器 一阶低通滤波器——设计举例 要求设计一个独立的一阶低通滤波器，单位增益，截止频率为1kHz。 选定电路为同相输入，单位增益，电路如下: 选定电容C1为47nF。无特殊要求，a1＝1 选择电阻为3.38k，精度1％。 如果此滤波器为三阶贝赛尔滤波器的第一级，重新设计。 查找表格得知，在三阶贝赛尔中，第一级的a1＝0.756 选择R1为2.56k，精度1％ 常见