滤波器设计.doc

多反馈滤波器电路多反馈滤波器是一种通用，低成本以及容易实现的滤波器。不幸的是，设计时的计算有些复杂，在这里不作深入的介绍。如果需要的是一个单位增益的Butterworth 滤波器，那么这里的电路就可以给出一个近似的结果。图1设计简便的高频用定K型LC低通滤波器电路的功能由于受放大器频率特性和寄生电容的影响，要制作数面千赫兹以上的有源滤波器非常困难。另一方面既然用LC电路构成的低通滤波器，线圈L的电感量和电路的体积都比较大，但频率在兆赫以上时可以做到小型化，有实用价值。LC滤波器最基本的形式称作定K型滤波器，从直觉上看，电路设计与RC滤波器相同。一般情况下，各项参数因信号源和负载阻抗而异，这里取相等值。设计要点如果先确定了特性阻抗Z，那末可分别应用L=Z/（2fo.z）公式计算出电感和电容量。普通滤波器的-3DB截止频率FO在这里为FO1.5FO。如果FC=1.5MHZ，因为FO=FO/1.5=800KHZ，所以L=119UH，C=331PF。本电路采用了市场采用了市场上出售的固定电感器，所以L、C分别为100UH、330PF时对特性阻抗600欧不会有太大影响。Q值可变的陷波滤波器电路的功能只滤除或衰减特定的频率时，可使用陷波滤波器，例如用它滤除电源频率引起的交流声、滤除基波后测量波形失真率等。采用双T电路时，如果采用大的Q值，无用的频率附近的信号也会跟着衰减，因此陷波器的Q值要求可变。电路工作原理双T电路由3个电阻、3个电容组成，基本上是双对称型的。单个无源滤波元件其衰减特性Q=0.25，具有很好的宽频响应特性。参数确定：R2=R3，C1=C2，R4=R2/2，C2=2C1，FO=1/2R2.C1，在衰减极点处谐振。如果偏离以上条件就不能获得最大衰减量，同时须注意各种元件的误差。OP放大器A1A3均起缓冲放大器的作用，A2用来加正反馈，以改变阻抗，反馈量由R5和R6的分压值确定。无反馈时的Q为0.25，如果设反馈的Q为Q则：通过改变分压系数，便可使Q值大幅度改变。为了确定Q值，可进行以下计算：增加可变电阻VR1，然后可设定Q的可变范围。电路图中列出的参数是按Q=110，RT10K计算出的结果，VR1的滑动触点方向是靠近R1时Q值增大。关于陷波频率的设定：首先应选定电容器，E6系列中没有容量正好成2倍增长的产品，因此C3可用与C1相同的两个电容并联而成。元件的选择OP放大器应选用适应陷波频率的产品，50/60HZ的陷波滤波器可使用通用OP放大器。电阻可采用误差为1%的金属膜电阻。确定了所需的Q值之后，如果不再需要调整，最好去掉VR1，因为即使加了VR1，一边观察频率特性，一边调整也是相当困难的。C1C3用聚酯薄膜电容，最好选用误差为1%以内的产品，不过也可以从误差5%的元件中挑选，再用电阻值微调。应用说明为了与50HZ、60HZ电源频率相对应，可以更换双T电路，或者把本电路的陷波滤波器作成50HZ和60HZ两级串联。如果使用频率限制滤波器测量失真时，可进行3级串联调谐设计，使之具有中心频率1%的衰减带宽。741组成的Q值和频率可调的窄带滤波器电路如图所示为Q值和频率可调的窄带滤波电路。该电路是一个Q值和频率可调的有源窄带滤波器。它采用文氏桥正反馈的形式，但其环路增益低于1。该电路的特点是调节Q值不影响中心频率。因为Q值只和回路的增益有关。增益为600时，Q值为2000；增益为140时，Q值为30。在一般文氏桥振荡器中，对同相输入端而言，放大器的增益必须大于3才产生振荡，而本电路中放大器的增益小于3。增加电路增益可以增加RC网络的Q值，因此调节电位器R3可以改变电路Q值。输入信号通过R3加至运算放大器的反相输入端，通过滤波器可将某一预定频率选出，电路谐振频率为：。采用图示元件f0可以从160Hz变到1.6kHz。R1、R2为匹配的线绕同轴电位器，调节频率时不会影响电路的Q值。有源RC低通滤波器图中所示电路的截止频率约为1KHz，调整R1、R2、C1和C2可获得任意期望的截止频率。单电源低电压带通滤波器(8FC7)电路如图所示为单电源低电压带通滤波电路。该电路采用单电源运算放大器8FC7构成二阶带通滤波器，电源电压范围可从3V到30V。在决定各元件数值时，首先确定带通滤波器的中心频率f0，再按下表选用合适的电容C(C=C1=C2)。然后选定Q值。Q值是代表选频特性的一个参量，Q值高，通带就窄。当Q=10时，可得每倍频程-40dB的频率响应特性。但Q值太大，电路稳定性差。一般Q值选择小于10。闭环增益K，应保证在不失真前提下得到尽可能大的输出幅度。一般KF小于l。最后由以下三式计算出R1、R2、R3。式中o=2f0。R4和R5给运算放大器同相输入端一个偏置电压，C3是输出隔直流电容。电路中各元件数值是在f0=100Hz、Q=5和KF=0.6的条件下计算出来的。高Q带通滤波器(SF356)电路如图所示为高Q带通滤波电路。该电路采用两块高输入阻抗运算放大器SF356，其中第一级作为普通的单级滤波器，其Q值较低，R3取值较小，信号衰减较大，放大倍数小。但是第二级反相比例放