有源滤波器设计范例汇总.docxVIP

模拟电路设计实战宝典（侯长波） 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）、?H?0LP?（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 ?Q?? ?Q?? H?0LP???K???1?? B wo?? ? ? ? ? ? ? ? 图?1?二阶压控电压源低通滤波器原理图 R RA 1 R1C1R2C2 1 ?1???K???R1C1?R2C2???R1C2?R2C1???R2C2?R1C1 ? ?H?0LP???K???1???RRB?wo????? ?H?0LP???K???1???RRB ? wo?? ? ? ? Q?? ?? 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?0.707、1、0.56。 1、等值元件?KRC?电路设计 令?R1???R2???R?和?C1???C2???C?，简化上述各式，则 ? A ? 1 RC 1 3???K 得出的设计方程为 RC??wo??K???3??????Anew??? RC?? wo ? ? K???3?? ? ? ??Anew???Aold R1A?R1B???R1 ? ? 1 ? 1 Q ?RB???(K??1)RA ?? ? 由上式可知，?H?0LP?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： ? R1B ? R1A???R1B ? 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?C1 （2）?R?? 1 w0C1 ? 1 2?f?0C1 （3）电容扩展系数?m?? （4）?C2???mC1 （5）?R1???2QR R （6）?R2?? 2Qm 1 4Q?2 ??(H?0LP???1) ?（7）选取?RA?，则?RB?（H?0LP???1）RA ? f?0 10~100Hz 0.1~1kHz 1~10kHz 10~100kHz C 1~0.1uF 0.1~0.01uF 0.01~0.001uF 1000~100pF 模拟电路设计实战宝典（侯长波） 【范例?1】?设计一低通滤波电路，要求其截止频率?f?0?为?10kHz，?Q???0.707?，?f????f?0?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??20???ndB?/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）根据滤波器的特征频率?f?0?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?f?0?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 表?1??截止频率与所选电容的参考对照表 设电容?C?的取值为?1nF， 1 2?f?0C ? 1 2???10??103??1?10?9 ??15.915k? 取标称值，?R???16k? （2）根据?K?确定电阻?RA?和?RB?的值 K???3?? 1 Q ??3?? 1 0.707 ??1.5858 ?1???1.5858?R1B???43. ?1???1.5858 ?R1B???43.084k 取?RA???1k??，则?RB???585.8??，取标称值?590Ω （3）如果修改增益为?1，则 ? R1B ? R1A???R1B ???R1A?R1B???15.915k ? 计算可得 ?R1A???25.239k ? 3．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。 f?0 10~100Hz 0.1~1kHz 1~10kHz 10~100kHz C 1~0.1uF 0.1~0.01uF 0.01~0.001uF 1000~100pF 模拟电路设计实战宝典（侯长波） 【范例?2】设计一低通滤波电路，要求其截止频率?f?0?为?10kHz，?Q???0.707?，直流增益 H?0LP?=10，?f????f?0?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