二阶有源滤波器参数计算

1、二阶有源滤波器设计一 滤波器类型按照在f=f0附近的频率特性，可将滤波器分为以下三种：1. 巴特沃兹响应优点：巴特沃兹滤波器提供了最大的通带幅度响应平坦度，具有良好的综合性能，其脉冲响应优于切比雪夫，衰减速度优于贝塞尔。缺点：阶跃响应存在一定的过冲和振荡。2. 切比雪夫响应优点：与巴特沃兹相比，切比雪夫滤波器具有更良好的通带外衰减。缺点：通带内纹波令人不满，阶跃响应的振铃较严重。3. 贝塞尔响应优点：贝塞尔滤波器具有最优的阶跃响应非常小的过冲及振铃。缺点：与巴特沃兹相比，贝塞尔滤波器的通带外衰减较为缓慢。（注意：巴特沃兹及贝塞尔响应的3dB衰减位于截止频率处。而切比雪夫响应的截止频率定义为响应

2、下降至低于纹波带的频点频率。对于偶数阶滤波器而言，所有纹波均高于0dB的直流响应，因此截止频点位于0dB衰减处；而对于奇数阶滤波器而言，所有纹波均低于0dB的直流响应，因此截止频点定义为低于纹波带最大衰减点。）二 最常用的有源极点对电路拓扑1. MFB拓扑也称为无限增益拓扑或Rauch拓扑；适用于高Q值高增益电路；其对元件值的改变敏感度较低。2. Sallen-Key拓扑下列情况时，使用效果更佳：对增益精度要求较高；采用了单位增益滤波器；极点对Q值较低（如：Q<3）；（特例：某些高Q值高频率滤波器若采用MFB拓扑，则C1值须很小以得到合适的电阻值。而由于寄生电容干扰使得低容值将导致极大干

3、扰）。（注意：MFB拓扑不能用于电流反馈型运放，而S-K拓扑电压、电流反馈型运放均可；差分放大器只能采用MFB拓扑；S-K拓扑的运放输出阻抗随频率增加而增加，故通带外衰减能力受限，而MFB拓扑则无此问题。）三 滤波器设计步骤1. 根据应用场合确定滤波器响应类型和电路拓扑；2. 确定截止频率、阶数、Q值等参数，通过滤波器设计软件得到电路及相应R、C参数；3. 通过仿真实现并检验上步得到的电路能否满足设计参数要求，并进行相应优化修改；（优化方法：等比例缩放法。以二阶Sallen-Key滤波器为例，wc=12R1R2C1C2实际电路中，R值选取太大，随之引入的热噪声增大；而C值选取的太小，又易受寄生

4、电容影响，尤其在高速应用中，运放输入端的寄生电容对电路影响较大，须将此部分电容算入。等等。故在借由设计软件构建滤波器完成后，须经过测试及参数调整，再用于实际设计中。）4. 实物焊接实现滤波器设计。（滤波器的品质因数Q：对于低通、高通滤波器，定义为在f=f0时电压放大倍数与通频带放大倍数之比，也称为截止函数特性，主要影响滤波器在截止频率附近的幅频特性；对于带通滤波器，定义为中心频率与通带带宽的比值，表征了滤波性能。）四 二阶低通滤波器参数计算1. Sallen-Key型计算时，可先选定C1的值，则C2、R1、R2的值由下式决定：（注意：C1、C2差值最好不要大于10倍，否则算出的阻值可能为负值。）2.MFB型同理，选定C1后，电路的各个参数即可求出：五 二阶高通滤波器参数计算1. Sallen-Key型为简化设计，采用单位增益电路，且令C1=C2=C,则有：2.MFB型为简化设计，令C1=C3=C,且选定C2的值，则有：六 二阶带通滤波器参数计算1.Sallen-Key型由电路图可得以下关系式：计算时首先选定fm和C，则可得到其余参数，在此不加赘述。2.MFB型同理