有源濾波器設(shè)計(jì)范例匯總

1、一、低通濾波器的設(shè)計(jì)低通濾波器的設(shè)計(jì)是已知（截止頻率）、（直流增益）、（在截止頻率時(shí)的電壓放大倍數(shù)與通帶放大倍數(shù)數(shù)值之比）三個(gè)參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)電路，可選的電路形式為壓控電壓源低通濾波器和無(wú)限增益多路反饋低通濾波器。下面分別介紹：（一）二階壓控電壓源低通濾波器圖1二階壓控電壓源低通濾波器原理圖 由上式可知，可通過先調(diào)整來(lái)先調(diào)整，然后通過調(diào)整來(lái)調(diào)整值。對(duì)于巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾三種類型二階LPF的值分別為0.707、1、0.56。1、等值元件KRC電路設(shè)計(jì)令和，簡(jiǎn)化上述各式，則得出的設(shè)計(jì)方程為由上式可知，值依賴于值大小。為了將增益從現(xiàn)在的降到另一個(gè)不同的值，應(yīng)用戴維南定理，用分壓器和取代，同時(shí)確保不

2、受替換的影響，需符合下式：電路連接如圖2所示。圖2二階壓控電壓源低通濾波器等值法原理圖2、參考運(yùn)算放大器應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)（1）選取C1（2）（3）電容擴(kuò)展系數(shù)（4）（5）（6）（7）選取，則【范例1】 設(shè)計(jì)一低通濾波電路，要求其截止頻率為10kHz，處的衰減速率不低于40dB/10頻程，截止頻率和增益等的誤差要求在±10%以內(nèi)。設(shè)計(jì)步驟：1首先選擇電路形式，根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定濾波器的階數(shù)。（1）由衰減速率要求/十倍倍頻40dB/十倍頻程，算出 = 2。（2）根據(jù)題目要求，選擇二階壓控電壓源低通有源濾波電路形式。2根據(jù)傳輸函數(shù)等的要求設(shè)計(jì)電路中相應(yīng)元器件的具體數(shù)值。（1）根據(jù)濾波器的特征頻率

3、選取電容C和電阻R的值。電容C的大小一般不超過1uF，電阻R取值為k數(shù)量級(jí)。表1 給出截止頻率與電容值的選擇參考對(duì)照表。表1 截止頻率與所選電容的參考對(duì)照表 10100Hz0.11kHz110kHz10100kHzC10.1uF0.10.01uF0.010.001uF1000100pF設(shè)電容C的取值為1nF，取標(biāo)稱值，（2）根據(jù)K確定電阻和的值換算成對(duì)數(shù)為取，則，取標(biāo)稱值590（3）如果修改增益為1，則計(jì)算可得3如果有靈敏度的要求，再進(jìn)一步根據(jù)靈敏度對(duì)元件參數(shù)值的誤差和穩(wěn)定性提出限制?！痉独?】設(shè)計(jì)一低通濾波電路，要求其截止頻率為10kHz，直流增益=10，處的衰減速率不低于40dB/10頻程

4、，截止頻率和增益等的誤差要求在±10%以內(nèi)。1首先選擇電路形式，根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定濾波器的階數(shù)。（1）由衰減速率要求/十倍倍頻40dB/十倍頻程，算出 = 2。（2）根據(jù)題目要求，選擇二階壓控電壓源低通有源濾波電路形式。2根據(jù)傳輸函數(shù)等的要求設(shè)計(jì)電路中相應(yīng)元器件的具體數(shù)值。（1）根據(jù)濾波器的特征頻率選取電容C和電阻R的值。電容C的大小一般不超過1uF，電阻R取值為k數(shù)量級(jí)。表1 給出截止頻率與電容值的選擇參考對(duì)照表。表2 截止頻率與所選電容的參考對(duì)照表 10100Hz0.11kHz110kHz10100kHzC10.1uF0.10.01uF0.010.001uF1000100pF（1）

5、選取C1，設(shè)電容的取值為1nF，則（2）電容擴(kuò)展系數(shù)（3）（4）（5）（6）選取=1k，則3如果有靈敏度的要求，再進(jìn)一步根據(jù)靈敏度對(duì)元件參數(shù)值的誤差和穩(wěn)定性提出限制。（二）二階無(wú)限增益多路反饋低通濾波器圖3 二階無(wú)限增益多路反饋低通濾波器原理圖由上式可知，可通過先調(diào)整來(lái)先調(diào)整，然后通過調(diào)整來(lái)調(diào)整值。參考運(yùn)算放大器應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)（1）選取C2（2）（3）（5）（6）（7）【范例3】設(shè)計(jì)一低通濾波電路，要求其截止頻率為10kHz，通帶增益H=10，處的衰減速率不低于40dB/10頻程，截止頻率和增益等的誤差要求在±10%以內(nèi)。1首先選擇電路形式，根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定濾波器的階數(shù)。（1）由衰減速

6、率要求/十倍倍頻40dB/十倍頻程，算出 = 2。（2）根據(jù)題目要求，選擇無(wú)限增益多路反饋低通有源濾波電路形式。2根據(jù)傳輸函數(shù)等的要求設(shè)計(jì)電路中相應(yīng)元器件的具體數(shù)值。（1）根據(jù)濾波器的特征頻率選取電容C和電阻R的值。電容C的大小一般不超過1uF，電阻R取值為k數(shù)量級(jí)。表1 給出截止頻率與電容值的選擇參考對(duì)照表。表3 截止頻率與所選電容的參考對(duì)照表 10100Hz0.11kHz110kHz10100kHzC10.1uF0.10.01uF0.010.001uF1000100pF（1）選取C2，設(shè)電容C2的取值為1nF，則（2）（3）（4）（5）3如果有靈敏度的要求，再進(jìn)一步根據(jù)靈敏度對(duì)元件參數(shù)值的

7、誤差和穩(wěn)定性提出限制。二、帶通濾波器的設(shè)計(jì)帶通濾波器的設(shè)計(jì)是已知（中心頻率）、（諧振增益）、（，BP為帶通濾波器帶寬）三個(gè)參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)電路，可選的電路形式為壓控電壓源帶通濾波器和無(wú)限增益多路反饋帶通濾波器。下面分別介紹：（一）二階壓控電壓源帶通濾波器圖4二階壓控電壓源帶通濾波器原理圖式中，由上式可知，可通過先調(diào)整來(lái)先調(diào)整，然后通過調(diào)整來(lái)調(diào)整值。1、等值元件KRC電路設(shè)計(jì)如果，令和，簡(jiǎn)化上述各式，則得出的設(shè)計(jì)方程為由上式可知，K值依賴于值大小。為了將增益從現(xiàn)在的降到另一個(gè)不同的值，應(yīng)用戴維南定理，用分壓器和取代，同時(shí)確保不受替換的影響，需符合下式：電路連接如圖5所示。圖5二階壓控電壓源帶通濾波器等

8、值法原理圖2、自己推導(dǎo)的設(shè)計(jì)方法假設(shè)，則令，則求解上述方程可得設(shè)計(jì)步驟為：（1）選取C（2）（3）（4）（5）選取，則【范例4】 設(shè)計(jì)一帶通濾波電路，要求其中心頻率為10kHz，-3dB帶寬為2kHz， 諧振增益為，處的衰減速率不低于40dB/10頻程，截止頻率和增益等的誤差要求在±10%以內(nèi)。設(shè)計(jì)步驟：1首先選擇電路形式，根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定濾波器的階數(shù)。（1）由衰減速率要求/十倍倍頻40dB/十倍頻程，算出 = 2。（2）根據(jù)題目要求，選擇二階壓控電壓源帶通有源濾波電路形式。2根據(jù)傳輸函數(shù)等的要求設(shè)計(jì)電路中相應(yīng)元器件的具體數(shù)值。（1）根據(jù)濾波器的特征頻率選取電容C和電阻R的值。電容C

9、的大小一般不超過1uF，電阻R取值為k數(shù)量級(jí)。表1 給出截止頻率與電容值的選擇參考對(duì)照表。表1 截止頻率與所選電容的參考對(duì)照表 10100Hz0.11kHz110kHz10100kHzC10.1uF0.10.01uF0.010.001uF1000100pF設(shè)電容C的取值為1nF，（2）根據(jù)K確定電阻和的值取，則 （3）=13.144（4）如果修改增益為1，則計(jì)算可得3如果有靈敏度的要求，再進(jìn)一步根據(jù)靈敏度對(duì)元件參數(shù)值的誤差和穩(wěn)定性提出限制?！痉独?】設(shè)計(jì)一帶通濾波電路，要求其截止頻率為10kHz，-3dB帶寬為2kHz，諧振增益為，處的衰減速率不低于40dB/10頻程，截止頻率和增益等的誤差要

10、求在±10%以內(nèi)。1首先選擇電路形式，根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定濾波器的階數(shù)。（1）由衰減速率要求/十倍倍頻40dB/十倍頻程，算出 = 2。（2）根據(jù)題目要求，選擇二階壓控電壓源帶通有源濾波電路形式。2根據(jù)傳輸函數(shù)等的要求設(shè)計(jì)電路中相應(yīng)元器件的具體數(shù)值。（1）根據(jù)濾波器的特征頻率選取電容C和電阻R的值。電容C的大小一般不超過1uF，電阻R取值為k數(shù)量級(jí)。表1 給出截止頻率與電容值的選擇參考對(duì)照表。表1 截止頻率與所選電容的參考對(duì)照表 10100Hz0.11kHz110kHz10100kHzC10.1uF0.10.01uF0.010.001uF1000100pF（1）選取C，設(shè)電容的取值為1n

11、F，則（2）由可得（3）（4）（5）選取=1k，則 3如果有靈敏度的要求，再進(jìn)一步根據(jù)靈敏度對(duì)元件參數(shù)值的誤差和穩(wěn)定性提出限制。（二）二階無(wú)限增益多路反饋帶通濾波器圖6 二階無(wú)限增益多路反饋帶通濾波器原理圖習(xí)慣令，則相應(yīng)的設(shè)計(jì)方程為為了將增益從現(xiàn)在的降到另一個(gè)不同的值，應(yīng)用戴維南定理，用分壓器和取代，同時(shí)確保不受替換的影響，需符合下式：解得方程電路連接如圖7所示。圖7 二階無(wú)限增益多路反饋帶通濾波器原理圖（1）選取C（2）（3）（4）【范例6】設(shè)計(jì)一帶通濾波電路，要求其截止頻率為10kHz，通帶增益H=10，處的衰減速率不低于40dB/10頻程，截止頻率和增益等的誤差要求在±10%以內(nèi)。1首先選擇電路形式，根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定濾波器的階數(shù)。（1）由衰減速率要求/十倍倍頻40dB/十倍頻程，算出 = 2。（2）根據(jù)題目要求，選擇無(wú)限增益多路反饋帶通有源濾波電路形式。2根據(jù)傳輸函數(shù)等的要求設(shè)計(jì)電路中相應(yīng)元器件的具體數(shù)值。（1）根據(jù)濾波器的特征頻率選取電容C和電阻R的值。電容C的大小一般不超過1uF，電