ZHCAC38D July 2000 – February 2023

10 示例电路仿真结果

为了进一步展示如何使用先前的信息，计算元件值并在 PSpice 中对滤波器电路进行仿真。

表 10-1 和表 10-2 显示了使用 Sallen-Key 架构和 MFB 架构为探讨的三种不同滤波器计算出的典型元件值。对于每个电路都使用等效简化（请参阅AppendixA）：将滤波器元件设置为比率，Sallen-Key 的增益等于 1，MFB 的增益等于 -1。为方便起见，显示了电路和简化。选择的转角频率 $f_{c}$ 为 1kHz。显示了用于 $m$ 和 $n$ 的值。将为 R₁、R₂、C₁ 和 C₂ 显示的值选择为标准值，或与使用给定公式计算的值最接近的标准值。

图 10-1 Sallen-Key 电路和元件值 (

f_{c}

= 1kHz)

$R_{1} = m R$ ， $R_{2} = R$ , $C_{1} = C$ ， $C_{2} = n C$ 以及 $K = 1$ 使 $F S F \times f_{c} = \frac{1}{2 πRC \sqrt{m n}}$ 和 $Q = \frac{\sqrt{m n}}{m + 1}$ 。

表 10-1 Sallen-Key 电路和元件值 ( $f_{c}$ = 1kHz)

滤波器类型	$n$	$m$	C₁	C₂	R₁	R₂
巴特沃斯	3.3	0.229	0.01μF	33nF	4.22kΩ	18.4kΩ
贝塞耳	1.5	0.5	0.01μF	15nF	7.23kΩ	14.5kΩ
3dB 切比雪夫	6.8	1.0	0.01μF	68nF	7.32kΩ	7.32kΩ

$R_{1} = R_{2} = R$ ， $R_{3} = m R$ ， $C_{1} = C$ ， $C_{2} = n C$ 以及 $K = 1$ 使 $F S F \times f_{c} = \frac{1}{2 πRC \sqrt{m n}}$ 和 $Q = \frac{\sqrt{m n}}{1 + 2 m}$ 。

表 10-2 MFB 电路和元件值 ( $f_{c}$ = 1kHz)

滤波器类型	$n$	$m$	C₁	C₂	R₁和 R₂	R₃
巴特沃斯	4.7	0.222	0.01μF	47nF	15.4kΩ	3.48kΩ
贝塞耳	3.3	0.195	0.01μF	33nF	15.4kΩ	3.01kΩ
3dB 切比雪夫	15	0.267	0.01μF	150nF	9.42kΩ	2.52kΩ

使用 TLV9062 运算放大器、1% 容差电阻器和 2% 容差电容器对这些电路进行仿真。图 10-2 至图 10-5 显示了电路的频率响应。

图 10-2 比较了 Sallen-Key 和 MFB 二阶巴特沃斯滤波器的频率响应。滤波器的频率响应在 10Hz 至大约 80kHz 范围内几乎相同。

图 10-2 二阶巴特沃斯滤波器频率响应

图 10-3 比较了 Sallen-Key 和 MFB 二阶贝塞耳滤波器的频率响应。滤波器的频率响应在 10Hz 至大约 90kHz 范围内几乎相同。高于 90kHz 时，MFB 具有出色的性能。

图 10-3 二阶贝塞耳滤波器频率响应

图 10-4 比较了 Sallen-Key 和 MFB 二阶 3dB 切比雪夫滤波器的频率响应。滤波器的频率响应在 10Hz 至大约 60kHz 范围内几乎相同。高于 60kHz 时，MFB 表现出更好的性能。

图 10-4 二阶 3dB 切比雪夫滤波器频率响应

图 10-5 是 MFB 拓扑中三个滤波器的频率响应的扩展视图，接近 $f_{c}$ （Sallen-Key 电路几乎相同）。该图显示了接近截止频率时衰减率上升，其中贝塞耳滤波器更慢，3dB 切比雪夫滤波器更快。

图 10-5 二阶巴特沃斯、贝塞耳和 3dB 切比雪夫滤波器频率响应