设计目标

设计说明

此可调式带通衰减器可在 10Hz 到 100kHz 的频率范围内将信号电平降低 40dB。它还支持独立控制直流输出电平。该设计选择的极点频率在通带之外，以最大限度地减小指定带宽范围内的衰减。

设计说明

1. 如果向 V_ref 施加直流电压，请务必检查共模限制。
2. 在保持稳定性的同时，使 R₃ 尽可能小，以避免负载问题。
3. 确保低通滤波器中第二个极点的频率 (f_p3) 至少是第一个低通滤波器极点频率 (f_p2) 的两倍。

设计步骤

1. 设置通带增益。
   $\mathrm{Gain}=-\frac{{\mathrm{R}}_2}{{\mathrm{R}}_1}=-0.01\frac{\mathrm{V}}{\mathrm{V}}(-40\mathrm{dB})$
   ${\mathrm{R}}_1=100\mathrm{k\Omega }$
   ${\mathrm{R}}_2=0.01\times {\mathrm{R}}_1=1 \mathrm{k\Omega }$
2. 设置低于 f_l 的高通滤波器极点频率 (f_p1)。
   ${\mathrm{f}}_{\mathrm{l}}=10\mathrm{Hz},{\mathrm{f}}_{\mathrm{p1}}=\mathrm{2.5Hz}$
3. 设置高于 f_h 的低通滤波器极点频率（f_p2 和 f_p3）。
   ${\mathrm{f}}_{\mathrm{h}}=100\mathrm{kHz}$
   ${\mathrm{f}}_{\mathrm{p}2}=150\mathrm{kHz}$
   ${\mathrm{f}}_{\mathrm{p}3}\ge 2\times {\mathrm{f}}_{\mathrm{p}2}=300\mathrm{kHz}$
   ${\mathrm{f}}_{\mathrm{p}3}=300\mathrm{kHz}$
4. 计算 C₁，以设置 f_p1 的位置。
   ${\mathrm{C}}_1=\frac{1}{2\mathrm{\pi }\times {\mathrm{R}}_1\times {\mathrm{f}}_{\mathrm{p}1}}=\frac{1}{2\mathrm{\pi }\times 100\mathrm{k\Omega }\times 2.5\mathrm{Hz}}=0.636\mathrm{\mu F}\approx 1 \mathrm{\mu F}\text{ (Standard Value)}$
5. 选择用于设置 f_p2 和 f_p3 的元件。
   ${\mathrm{R}}_3=8.2\mathrm{\Omega }\text{ (provides stability for cap loads up to 100nF)}$
   $$\begin{gathered} {\mathrm{C}}_2=\frac{1}{2\mathrm{\pi }\times ({\mathrm{R}}_2+{\mathrm{R}}_3)\times {\mathrm{f}}_{\mathrm{p}2}}=\frac{1}{2\mathrm{\pi }\times 1008.2\mathrm{\Omega }\times 150\mathrm{kHz}} \\ =1052\mathrm{pF}\approx 1200\mathrm{pF}\text{ (Standard Value)} \end{gathered}$$
   ${\mathrm{C}}_3=\frac{1}{2\mathrm{\pi }\times {\mathrm{R}}_3\times {\mathrm{f}}_{\mathrm{p}3}}=\frac{1}{2\mathrm{\pi }\times 8.2\mathrm{\Omega }\times 300\mathrm{kHz}}=64.7\mathrm{nF}\approx 68\mathrm{nF}\text{ (Standard Value)}$

设计仿真

直流仿真结果

该放大器传递的施加于同相引脚的直流电压最高可达运算放大器的共模限制（在本设计中为 ±13V）。

交流仿真结果

瞬态仿真结果

设计参考资料

德州仪器 (TI)，带通滤波反相衰减器电路仿真，电路 SPICE 仿真文件

德州仪器 (TI)，具有小于 0.1DB 误差的带通滤波 -40DB 衰减器，参考设计

设计特色运算放大器

设计备选运算放大器