ZHCAC38D July   2000  – February 2023

 

  1.   摘要
  2.   商标
  3. 1 引言
  4. 2 滤波器特性
  5. 3 二阶低通滤波器标准形式
  6. 4 数学知识回顾
  7. 5 示例
    1. 5.1 二阶低通巴特沃斯滤波器
    2. 5.2 二阶低通贝塞耳滤波器
    3. 5.3 具有 3dB 纹波的二阶低通切比雪夫滤波器
  8. 6 低通 Sallen-Key 架构
  9. 7 低通多反馈 (MFB) 架构
  10. 8 级联滤波器级
  11. 9 滤波器表
  12. 10示例电路仿真结果
  13. 11非理想电路运行
    1. 11.1 非理想电路运行：Sallen-Key
    2. 11.2 非理想电路运行：MFB
  14. 12有关元件选择的注释
  15. 13结论
  16.   A 滤波器设计规范
    1.     A.1 Sallen-Key 设计简化
      1.      A.1.1 Sallen-Key 简化 1：将滤波器元件设置为比率
      2.      A.1.2 Sallen-Key 简化 2：将滤波器元件设置为比率和增益 = 1
      3.      A.1.3 Sallen-Key 简化 3：将电阻器设置为比率，并将电容器设置为相等
      4.      A.1.4 Sallen-Key 简化 4：将滤波器元件设置为相等
    2.     A.2 MFB 设计简化
      1.      A.2.1 MFB 简化 1：将滤波器元件设置为比率
      2.      A.2.2 MFB 简化 2：将滤波器元件设置为比率和增益 = –1
  17.   B 更高阶滤波器
    1.     B.1 五阶低通巴特沃斯滤波器
    2.     B.2 六阶低通贝塞耳滤波器
  18.   C 修订历史记录

1 引言

许多书籍提供了有关常用滤波器类型的信息，例如巴特沃斯滤波器、贝塞耳滤波器和切比雪夫滤波器。本应用手册介绍了如何实现这三种类型的滤波器。

研究了用于将标准滤波器表数据转换为构建滤波器电路所需的传递函数的数学运算。使用相同的方法开发出了滤波器表，使设计人员能够直接跳至所需电路元件值的计算。显示了两种电路拓扑的实际滤波器实现方案：Sallen-Key 和多反馈 (MFB)。Sallen-Key 电路有时称为电压控制的电压源 (VCVS) 滤波器。

电路通常称为巴特沃斯滤波器、贝塞耳滤波器或切比雪夫滤波器，因为它们的传递函数具有与巴特沃斯、贝塞耳或切比雪夫多项式相同的系数。MFB 或 Sallen-Key 电路通常也称为滤波器。不同之处在于：巴特沃斯滤波器定义了一个可由多种不同电路拓扑（有源和无源）实现的传递函数，而 MFB 或 Sallen-Key 电路定义了一个可用于实现各种二阶传递函数的架构或电路拓扑。

电路拓扑的选择取决于性能要求。通常优先选择 MFB，因为 MFB 对元件变化具有更好的灵敏度且具有更好的高频行为。单位增益 Sallen-Key 本质上具有更佳的增益精度，因为增益不依赖于元件值。

表 1-1 和表 1-2 简要总结了总体权衡。

表 1-1 滤波器类型权衡总结
滤波器类型优势劣势
巴特沃斯最大通带平坦度在响应脉冲输入时发生轻微过冲，在以下条件下衰减率适度：高于 fc
贝塞耳恒定群延迟 – 脉冲输入无过冲在以下条件下衰减率较慢：高于 fc
3dB 切比雪夫在以下条件下衰减率较快：高于 fc在响应脉冲输入时发生大过冲和振铃
表 1-2 架构权衡总结
架构优势劣势
Sallen-Key对单位增益下的元件变化不敏感高频响应受放大器的频率响应限制
MFB对元件变化不太敏感，并具有出色的高频响应用于简化设计的可用简化方案较少