常用滤波电路

1、常用滤波电路陈华宾1纲要 滤波器概述 滤波器设计方法 常用开关电容滤波器芯片2滤波器概述 滤波器是一种通过一定频率的信号而阻止或衰减其他频率信号的部件。 能通过的频率构成通带，而被衰减的频率则构成滤波器的阻带。 按通带和阻带在频域内的位置，滤波器分为低通、高通、带通、带阻和全通等类。 滤波器的两个重要特性是：幅度响应和相位响应。3滤波器概述 按信号性质: 模拟滤波器和数字滤波器 按所用元件: 无源滤波器和有源滤波器 按电路功能: 低通滤波器 高通滤波器 带通滤波器带 阻滤波器 按阶数: 一阶,二阶 高阶 4滤波器分类 ioUU低通低通 ioUU高通高通 ioUU带通带通 ioUU带阻带阻5有源

2、滤波器RLUo.Ui.RCRLUo.Ui.CR10.7070Au.10.7070Au.o(a) 低通滤波电路(b) 高通滤波电路(c) 低通幅频特性(d ) 高通幅频特性6一阶RC低通滤波器(无源)RCRiU oU j1Rj1UUioRCj11 0j11 CCRC10 7ioUU0 10.707 0截止频率截止频率此电路的缺点：此电路的缺点：1、带负载能力差。、带负载能力差。2、无放大作用。、无放大作用。3、特性不理想，边沿不陡。、特性不理想，边沿不陡。8通频带宽度(带宽)ioUU0 10.707 0截止频率截止频率带宽带宽:0 - 0 RC10 设设R=10k ,C为下列各值时为下列各值时的

3、带宽的带宽:C fo1 F 16Hz0.047 F 340Hz0.01 F 1600Hz9滤波器概述 无源滤波器由电感、电容和电阻构成，在一定频率范围内是很适用的。然而，在低频范围，由于电感尺寸和性能的限制，无源滤波器是不理想的。 有源滤波器是用有源器件来模拟电感特性。我们所说的有源器件一般指运算放大器 开关电容滤波器：通过开关通断来模拟特性10滤波器设计方法 理论计算方式 软件设计方式 Filter Solutions Filter Wiz Pro FilterCAD FilterLab FilterPro 用芯片进行计算设计11理论计算方式 1、低通滤波器12RfC(a) 二阶低通滤波电路

4、R1RUo.Ui.RfCR1RUo.Ui.RCR(b) 改进型二阶低通滤波电路C UAUFo，AF=1+RF/R1Cj1UURUURUUoPPPi PPURCj11UCj1RCj1U o2oFio2j)(1AUU RC1)A3(21oF ，传递函数中出现传递函数中出现 的二次项的二次项,故称为二阶滤波器故称为二阶滤波器1314幅频特性曲线ioUU0 1+RF/R10.707(1+RF/R1) 015一阶低通和二阶低通幅频特性曲线的区别 ioUU 0o -3dbAF理想低通理想低通一阶低通一阶低通二阶低通二阶低通理论计算方式 2、高通滤波器16Rf(a) 二阶高通滤波电路R1RUo.Ui.(b)

5、 改进型二阶高通滤波电路CCRRfR1RUo.Ui.CCR17幅频特性曲线ioUU0 1+RF/R10.707(1+RF/R1) 0 3、带通滤波电路和带阻滤波电路 将截止频率为h的低通滤波电路和截止频率为l的高通滤波电路进行不同的组合, 就可获得带通滤波电路和带阻滤波电路。将一个低通滤波电路和一个高通滤波电路“串接”组成带通滤波电路, h的信号被低通滤波电路滤掉, l的信号被高通滤波电路滤掉, 只有当lh时信号才能通过, 显然, hl才能组成带通电路。 一个低通滤波电路和一个高通滤波电路“并联”组成的带阻滤波电路, h信号从低通滤波电路中通过, l的信号从高通滤波电路通过, 只有hl的信号无

6、法通过, 同样, hl才能组成带阻电路。 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) 带通滤波电路(b) 带阻滤波电路AAup.AAup.20带通、带阻滤波器21软件设计方式 Filter Solutions Nuhertz公司出品，Nuhertz公司是滤波器设计软件的行业领军企业。 软件设计方式，只要理解滤波器的特性，填写参数，软件自动生成22Filter Type为滤波器类型的选择，如贝塞尔，巴特沃斯，切比雪夫等等。中间为滤波器的一些设置，3 order代表为3dB的带宽

7、，1 Pass Band Freq解释为导通截止频率，这里由于我们采用的是低通滤波器（左下角那），故只有一个Pass Band Freq，某些滤波器如切比雪夫二还会出现一个叫做Stop Band Freq，这个为完全截止频率，此参量需要依据需求大于Pass Band Freq即可。下面的Freq Scale选择的是频率的形式，第一个Rad/Sec指的是角频率，Hertz指的是赫兹的形式。至于Graph Limits为左边按钮下提供的一些时域，频域响应图形的设置，左边的是X轴频率的设置，右边既是X轴时域的设置。23 以下即为1HZ下Lowpass的巴特沃斯滤波器频域。242526设计出来后的滤波

8、器可以在用PSPICE仿真软件进行仿真开关电容滤波器 开关电容滤波器(Switched Capacitor Filter)是由MOS开关MOS电容和MOS运算放大器构成的一种大规模集成电路滤波器。其特点是: 1、当时钟频率一定时,开关电容滤波器的特性仅取决于电容的比值。由于采用了特种工艺,这种电容的比值精度可达0.01%,并且具有良好的温度稳定性； 2、当电路结构确定之后,开关电容滤波器的特性仅与时钟频率有关,改变时钟频率即可改变其滤波器特性； 3、开关电容滤波器可直接处理模拟信号,而不必像数字滤波器那样需要A/D、D/A变换,简化了电路设计,提高了系统的可靠性。27常用开关电容滤波器芯片 LMF100 MAX293 MAX270 LTC1562