二階有源濾波器參數(shù)計(jì)算

1、一 濾波器類型按照在f=f0附近的頻率特性，可將濾波器分為以下三種：1. 巴特沃茲響應(yīng)優(yōu)點(diǎn)：巴特沃茲濾波器提供了最大的通帶幅度響應(yīng)平坦度，具有良好的綜合性能，其脈沖響應(yīng)優(yōu)于切比雪夫，衰減速度優(yōu)于貝塞爾。缺點(diǎn)：階躍響應(yīng)存在一定的過(guò)沖和振蕩。2. 切比雪夫響應(yīng)優(yōu)點(diǎn)：與巴特沃茲相比，切比雪夫?yàn)V波器具有更良好的通帶外衰減。缺點(diǎn)：通帶內(nèi)紋波令人不滿，階躍響應(yīng)的振鈴較嚴(yán)重。3. 貝塞爾響應(yīng)優(yōu)點(diǎn)：貝塞爾濾波器具有最優(yōu)的階躍響應(yīng)非常小的過(guò)沖及振鈴。缺點(diǎn)：與巴特沃茲相比，貝塞爾濾波器的通帶外衰減較為緩慢。（注意：巴特沃茲及貝塞爾響應(yīng)的3dB衰減位于截止頻率處。而切比雪夫響應(yīng)的截止頻率定義為響應(yīng)下降至低于紋波帶的

2、頻點(diǎn)頻率。對(duì)于偶數(shù)階濾波器而言，所有紋波均高于0dB的直流響應(yīng)，因此截止頻點(diǎn)位于0dB衰減處；而對(duì)于奇數(shù)階濾波器而言，所有紋波均低于0dB的直流響應(yīng)，因此截止頻點(diǎn)定義為低于紋波帶最大衰減點(diǎn)。）二 最常用的有源極點(diǎn)對(duì)電路拓?fù)?. MFB拓?fù)湟卜Q為無(wú)限增益拓?fù)浠騌auch拓?fù)?；適用于高Q值高增益電路；其對(duì)元件值的改變敏感度較低。2. Sallen-Key拓?fù)湎铝星闆r時(shí)，使用效果更佳：對(duì)增益精度要求較高；采用了單位增益濾波器；極點(diǎn)對(duì)Q值較低（如：Q<3）；（特例：某些高Q值高頻率濾波器若采用MFB拓?fù)?，則C1值須很小以得到合適的電阻值。而由于寄生電容干擾使得低容值將導(dǎo)致極大干擾）。（注意：MF

3、B拓?fù)洳荒苡糜陔娏鞣答佇瓦\(yùn)放，而S-K拓?fù)潆妷骸㈦娏鞣答佇瓦\(yùn)放均可；差分放大器只能采用MFB拓?fù)?；S-K拓?fù)涞倪\(yùn)放輸出阻抗隨頻率增加而增加，故通帶外衰減能力受限，而MFB拓?fù)鋭t無(wú)此問(wèn)題。）三 濾波器設(shè)計(jì)步驟1. 根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合確定濾波器響應(yīng)類型和電路拓?fù)洌?. 確定截止頻率、階數(shù)、Q值等參數(shù)，通過(guò)濾波器設(shè)計(jì)軟件得到電路及相應(yīng)R、C參數(shù)；3. 通過(guò)仿真實(shí)現(xiàn)并檢驗(yàn)上步得到的電路能否滿足設(shè)計(jì)參數(shù)要求，并進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化修改；（優(yōu)化方法：等比例縮放法。以二階Sallen-Key濾波器為例，wc=12R1R2C1C2實(shí)際電路中，R值選取太大，隨之引入的熱噪聲增大；而C值選取的太小，又易受寄生電容影響，尤其在高

4、速應(yīng)用中，運(yùn)放輸入端的寄生電容對(duì)電路影響較大，須將此部分電容算入。等等。故在借由設(shè)計(jì)軟件構(gòu)建濾波器完成后，須經(jīng)過(guò)測(cè)試及參數(shù)調(diào)整，再用于實(shí)際設(shè)計(jì)中。）4. 實(shí)物焊接實(shí)現(xiàn)濾波器設(shè)計(jì)。（濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q：對(duì)于低通、高通濾波器，定義為在f=f0時(shí)電壓放大倍數(shù)與通頻帶放大倍數(shù)之比，也稱為截止函數(shù)特性，主要影響濾波器在截止頻率附近的幅頻特性；對(duì)于帶通濾波器，定義為中心頻率與通帶帶寬的比值，表征了濾波性能。）四 二階低通濾波器參數(shù)計(jì)算1. Sallen-Key型計(jì)算時(shí)，可先選定C1的值，則C2、R1、R2的值由下式?jīng)Q定：（注意：C1、C2差值最好不要大于10倍，否則算出的阻值可能為負(fù)值。）型同理，選定C1后，電路的各個(gè)參數(shù)即可求出：五 二階高通濾波器參數(shù)計(jì)算1. Sallen-Key型為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，采用單位增益電路，且令C1=C2=C,則有：型為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，令C1=C3=C,且選定C2的值，則有：六 二階帶通濾波器參數(shù)計(jì)算型由電路圖可得以下關(guān)系式：計(jì)算時(shí)首先選定fm和C，則可得到其余參數(shù)，在此不加贅述。型同理，計(jì)