有源高通濾波器的設(shè)計(jì)

1、有源高通濾波器的設(shè)計(jì)摘 要 出了用濾波器節(jié)級(jí)聯(lián)、GIC交換全極點(diǎn)梯形電路中的電感、綜合通用SC濾波器芯片LMF100，這三種方法來(lái)設(shè)計(jì)有源高通濾波器，并推廣到設(shè)計(jì)高階濾波器，設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單、直觀。關(guān)鍵詞 GIC SC濾波器 高通濾波器中圖分類(lèi)號(hào)：TN713 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A1 有源高通濾波器的特性高通濾波器是一個(gè)使高頻率比較容易通過(guò)而阻止低頻率通過(guò)的系統(tǒng)，它去掉了信號(hào)中不必要的低頻成分。在電力系統(tǒng)中，諧波補(bǔ)償時(shí)用高通濾波器濾除某次及其以上的各次諧波。由于在根本的電路元件中電感是最不理想的，體積大，價(jià)格昂貴，不適宜IC型式的大規(guī)模消費(fèi)。文中介紹了頻率限制在兆赫茲以下范圍用運(yùn)算放大器取代電感來(lái)設(shè)計(jì)高通

2、濾波器的方法，并介紹了用級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)方法和直接綜合法實(shí)現(xiàn)高階有源高通濾波器。2 級(jí)聯(lián)的方法設(shè)計(jì)高通濾波器一階和二階濾波器是構(gòu)建高階濾波器的根本模塊，一階濾波器有反相和同相兩種構(gòu)造，二階濾波器有Sallen-Key和多路反響兩種構(gòu)造。設(shè)計(jì)舉例：設(shè)計(jì)一個(gè)三階貝塞爾高通濾波器，要求濾波器的轉(zhuǎn)折頻率fc=1KHz。3 梯形模擬設(shè)計(jì)高通濾波器從模塊化設(shè)計(jì)的角度來(lái)說(shuō)，要求級(jí)聯(lián)濾波器的各部分互相獨(dú)立。從靈敏度方面考慮，可以以無(wú)源RLC梯形原型作為出發(fā)點(diǎn)，用模擬模塊來(lái)替代電感使濾波器變成有源構(gòu)造。舉例設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一個(gè)橢圓高通濾波器，fc=300Hz，Amax=0.1dB，Amin=40dB。首先畫(huà)出要設(shè)計(jì)的高通濾波

3、器對(duì)應(yīng)的高通全極點(diǎn)梯形電路，然后用通用阻抗轉(zhuǎn)換器GIC 來(lái)模擬電感，并綜合出與頻率有關(guān)的電阻值，就可以來(lái)實(shí)現(xiàn)不同響應(yīng)的高通濾波器。圖2是最終設(shè)計(jì)的電路。4 通用SC濾波器綜合成高階高通濾波器LMF100CIWM通用SC濾波器是由兩個(gè)雙積分環(huán)路模塊組成，在每一模塊中都配置了一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)放，借助外部電阻能獨(dú)立的配置成低通、帶通、高通、帶阻和全通響應(yīng)，具有可編程性。通過(guò)級(jí)聯(lián)多個(gè)雙積分器環(huán)路節(jié)可以實(shí)現(xiàn)高階濾波器。舉例設(shè)計(jì)：采用兩個(gè)LMF100CIWM，設(shè)計(jì)一個(gè)fc=500Hz，高頻增益為0dB的八階1.0dB切比雪夫高通濾波器。設(shè)計(jì)過(guò)程，令fck=100fc=50KHz。查表取出各級(jí)參數(shù)，令LMF10

4、0CIWM的節(jié)A為低Q級(jí)，節(jié)B為高Q級(jí)，要防止各濾波器級(jí)的電路進(jìn)入飽和，按Q值由低到高的順序?qū)⑺鼈兗?jí)聯(lián)以使濾波器動(dòng)態(tài)特性最大。圖3是設(shè)計(jì)的電路圖，圖中各電阻值都已經(jīng)舍入到標(biāo)準(zhǔn)值的1%范圍內(nèi)。5 結(jié)論本文介紹了高通濾波器的特性，以及用三種方法通過(guò)舉例設(shè)計(jì)貝塞爾、橢圓、切比雪夫三種響應(yīng)的有源高階高通濾波器，設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單、直觀。參考文獻(xiàn)1 R.Schaumann，M.S.Ghausi，and K.R.Laker.Design of Analog Filters；Passive，Active RC，and Switched Capacitor.Prentice-Hall，Englewood Cliffs，NJ，1990.2 Arther B Williams.ELECTRONIC FILTER DESIGN HANDBOOKM.北京.電子工業(yè)出版社，2004.3 祁國(guó)權(quán).RLC串聯(lián)電路諧振特性的Multisim仿真J.電子設(shè)計(jì)工程，20211.4 高立，陳書(shū)遠(yuǎn).通用阻抗變化器在有源濾波器中的應(yīng)用J.電子元件應(yīng)用，200710.5 高晉