常用濾波電路

1、常用濾波電路陳華賓1綱要 濾波器概述 濾波器設(shè)計(jì)方法 常用開(kāi)關(guān)電容濾波器芯片2濾波器概述 濾波器是一種通過(guò)一定頻率的信號(hào)而阻止或衰減其他頻率信號(hào)的部件。 能通過(guò)的頻率構(gòu)成通帶，而被衰減的頻率則構(gòu)成濾波器的阻帶。 按通帶和阻帶在頻域內(nèi)的位置，濾波器分為低通、高通、帶通、帶阻和全通等類。 濾波器的兩個(gè)重要特性是：幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)。3濾波器概述 按信號(hào)性質(zhì): 模擬濾波器和數(shù)字濾波器 按所用元件: 無(wú)源濾波器和有源濾波器 按電路功能: 低通濾波器 高通濾波器 帶通濾波器帶 阻濾波器 按階數(shù): 一階,二階 高階 4濾波器分類 ioUU低通低通 ioUU高通高通 ioUU帶通帶通 ioUU帶阻帶阻5有源

2、濾波器RLUo.Ui.RCRLUo.Ui.CR10.7070Au.10.7070Au.o(a) 低通濾波電路(b) 高通濾波電路(c) 低通幅頻特性(d ) 高通幅頻特性6一階RC低通濾波器(無(wú)源)RCRiU oU j1Rj1UUioRCj11 0j11 CCRC10 7ioUU0 10.707 0截止頻率截止頻率此電路的缺點(diǎn)：此電路的缺點(diǎn)：1、帶負(fù)載能力差。、帶負(fù)載能力差。2、無(wú)放大作用。、無(wú)放大作用。3、特性不理想，邊沿不陡。、特性不理想，邊沿不陡。8通頻帶寬度(帶寬)ioUU0 10.707 0截止頻率截止頻率帶寬帶寬:0 - 0 RC10 設(shè)設(shè)R=10k ,C為下列各值時(shí)為下列各值時(shí)的

3、帶寬的帶寬:C fo1 F 16Hz0.047 F 340Hz0.01 F 1600Hz9濾波器概述 無(wú)源濾波器由電感、電容和電阻構(gòu)成，在一定頻率范圍內(nèi)是很適用的。然而，在低頻范圍，由于電感尺寸和性能的限制，無(wú)源濾波器是不理想的。 有源濾波器是用有源器件來(lái)模擬電感特性。我們所說(shuō)的有源器件一般指運(yùn)算放大器 開(kāi)關(guān)電容濾波器：通過(guò)開(kāi)關(guān)通斷來(lái)模擬特性10濾波器設(shè)計(jì)方法 理論計(jì)算方式 軟件設(shè)計(jì)方式 Filter Solutions Filter Wiz Pro FilterCAD FilterLab FilterPro 用芯片進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)11理論計(jì)算方式 1、低通濾波器12RfC(a) 二階低通濾波電路

4、R1RUo.Ui.RfCR1RUo.Ui.RCR(b) 改進(jìn)型二階低通濾波電路C UAUFo，AF=1+RF/R1Cj1UURUURUUoPPPi PPURCj11UCj1RCj1U o2oFio2j)(1AUU RC1)A3(21oF ，傳遞函數(shù)中出現(xiàn)傳遞函數(shù)中出現(xiàn) 的二次項(xiàng)的二次項(xiàng),故稱為二階濾波器故稱為二階濾波器1314幅頻特性曲線ioUU0 1+RF/R10.707(1+RF/R1) 015一階低通和二階低通幅頻特性曲線的區(qū)別 ioUU 0o -3dbAF理想低通理想低通一階低通一階低通二階低通二階低通理論計(jì)算方式 2、高通濾波器16Rf(a) 二階高通濾波電路R1RUo.Ui.(b)

5、 改進(jìn)型二階高通濾波電路CCRRfR1RUo.Ui.CCR17幅頻特性曲線ioUU0 1+RF/R10.707(1+RF/R1) 0 3、帶通濾波電路和帶阻濾波電路 將截止頻率為h的低通濾波電路和截止頻率為l的高通濾波電路進(jìn)行不同的組合, 就可獲得帶通濾波電路和帶阻濾波電路。將一個(gè)低通濾波電路和一個(gè)高通濾波電路“串接”組成帶通濾波電路, h的信號(hào)被低通濾波電路濾掉, l的信號(hào)被高通濾波電路濾掉, 只有當(dāng)lh時(shí)信號(hào)才能通過(guò), 顯然, hl才能組成帶通電路。 一個(gè)低通濾波電路和一個(gè)高通濾波電路“并聯(lián)”組成的帶阻濾波電路, h信號(hào)從低通濾波電路中通過(guò), l的信號(hào)從高通濾波電路通過(guò), 只有hl的信號(hào)無(wú)

6、法通過(guò), 同樣, hl才能組成帶阻電路。 1819低通高通低通AAup.OhUo.1高通AAup.Ol1阻Ol1h通阻Ui.低通高通Uo.Ui.低通AAup.Oh1AAup.Ol1高通阻Ol1h通通(a) 帶通濾波電路(b) 帶阻濾波電路AAup.AAup.20帶通、帶阻濾波器21軟件設(shè)計(jì)方式 Filter Solutions Nuhertz公司出品，Nuhertz公司是濾波器設(shè)計(jì)軟件的行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)。 軟件設(shè)計(jì)方式，只要理解濾波器的特性，填寫參數(shù)，軟件自動(dòng)生成22Filter Type為濾波器類型的選擇，如貝塞爾，巴特沃斯，切比雪夫等等。中間為濾波器的一些設(shè)置，3 order代表為3dB的帶寬

7、，1 Pass Band Freq解釋為導(dǎo)通截止頻率，這里由于我們采用的是低通濾波器（左下角那），故只有一個(gè)Pass Band Freq，某些濾波器如切比雪夫二還會(huì)出現(xiàn)一個(gè)叫做Stop Band Freq，這個(gè)為完全截止頻率，此參量需要依據(jù)需求大于Pass Band Freq即可。下面的Freq Scale選擇的是頻率的形式，第一個(gè)Rad/Sec指的是角頻率，Hertz指的是赫茲的形式。至于Graph Limits為左邊按鈕下提供的一些時(shí)域，頻域響應(yīng)圖形的設(shè)置，左邊的是X軸頻率的設(shè)置，右邊既是X軸時(shí)域的設(shè)置。23 以下即為1HZ下Lowpass的巴特沃斯濾波器頻域。242526設(shè)計(jì)出來(lái)后的濾波

8、器可以在用PSPICE仿真軟件進(jìn)行仿真開(kāi)關(guān)電容濾波器 開(kāi)關(guān)電容濾波器(Switched Capacitor Filter)是由MOS開(kāi)關(guān)MOS電容和MOS運(yùn)算放大器構(gòu)成的一種大規(guī)模集成電路濾波器。其特點(diǎn)是: 1、當(dāng)時(shí)鐘頻率一定時(shí),開(kāi)關(guān)電容濾波器的特性僅取決于電容的比值。由于采用了特種工藝,這種電容的比值精度可達(dá)0.01%,并且具有良好的溫度穩(wěn)定性； 2、當(dāng)電路結(jié)構(gòu)確定之后,開(kāi)關(guān)電容濾波器的特性僅與時(shí)鐘頻率有關(guān),改變時(shí)鐘頻率即可改變其濾波器特性； 3、開(kāi)關(guān)電容濾波器可直接處理模擬信號(hào),而不必像數(shù)字濾波器那樣需要A/D、D/A變換,簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì),提高了系統(tǒng)的可靠性。27常用開(kāi)關(guān)電容濾波器芯片 LMF100 MAX293 MAX270 LTC1562