濾波器之常用的濾波電路設(shè)計(jì)方法

濾波器的種類我想大家都明白，基本分為低通、高通、帶通、帶阻。在這4種之外，其實(shí)還有一種叫做全通，顧名思義就是通過全通濾波器，信號(hào)幅值沒有任何改變，只有相位被改變。同時(shí)濾波器又分為有源濾波器和無(wú)源濾波器，這里的有源和無(wú)源，我相信很多人都搞不明白。其實(shí)簡(jiǎn)單來看，有源就是電路中涉及到有源器件，如運(yùn)算放大器、三極管等。無(wú)源器件也就是電路中只有電感、電阻、電容這些。

下面，我們簡(jiǎn)單介紹一下無(wú)源濾波器-低通濾波器。我們通過基爾霍夫電壓定理寫出方程式，用傳遞函數(shù)表征其工作狀態(tài)。通過簡(jiǎn)單的計(jì)算得出低通濾波器的截止頻率。這樣一來，對(duì)于簡(jiǎn)單的RC電路，就可以對(duì)一些高頻的信號(hào)進(jìn)行濾波。從而抑制干擾，降低噪聲。同樣，對(duì)于高通、帶通濾波器。通過簡(jiǎn)單的阻容拓?fù)浼纯纱罱娐?。這樣的電路簡(jiǎn)單，但是問題在于無(wú)可控增益，濾波效果差。濾波誤差也較大。

對(duì)于濾波要求較高的場(chǎng)合，無(wú)源濾波器就不適用了。有源濾波器設(shè)計(jì)起來其實(shí)也很簡(jiǎn)單，目前市場(chǎng)上有很多工具可以供大家選擇。有filtersolution，TI的filterPro。這些工具設(shè)計(jì)起來簡(jiǎn)單方便，十分容易上手。建議大家下載下來自己摸索一下。5分鐘即可學(xué)會(huì)操作方法以及流程。當(dāng)然具體的講解可以參考《ADC信號(hào)鏈第2部，高速模數(shù)混合電路設(shè)計(jì)》。

當(dāng)然如上的濾波器設(shè)計(jì)方法比較傻瓜式，我們不能理解其含義，只能算是電路的搬運(yùn)工了。如果要想通過計(jì)算、公式去設(shè)計(jì)電路，就需要對(duì)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電路響應(yīng)曲線有很深的了解。比如濾波器的響應(yīng)特性主要包含，貝塞爾、巴特沃茲、切比雪夫這三種，常用的電路拓?fù)浒ǎ篗FB（多路反饋），sallen-key濾波器。

我們通過基爾霍夫定律寫出其輸入與輸出的電壓關(guān)系，得到其傳遞函數(shù)。然后通過傳遞函數(shù)的分析方法，對(duì)分母計(jì)算其極點(diǎn)，從而得出其截止頻率，然后利用帶寬/中心頻率得出其品質(zhì)因素Q。這樣我們通過計(jì)算的方式來衡量當(dāng)前設(shè)計(jì)的濾波器是否滿足要求。這樣的設(shè)計(jì)方法則更有利于大家對(duì)濾波器的深入了解。

所以，在這里建議大家，在剛開始學(xué)習(xí)濾波器設(shè)計(jì)時(shí)，盡量使用公式計(jì)算的方式來設(shè)計(jì)。這樣不僅加深對(duì)濾波器設(shè)計(jì)每個(gè)參數(shù)得理解。同時(shí)對(duì)后面設(shè)計(jì)其他種類的濾波器也會(huì)做到knowhow。在遇到濾波器問題的時(shí)候，知道從哪里下手去解決這個(gè)問題。

最后，我們?cè)倩剡^頭來看上面的問題，其實(shí)要解決1KHZ和3KHZ的問題，有源濾波器就是必須的。大家不妨自己動(dòng)手設(shè)計(jì)幾個(gè)濾波器，然后通過仿真軟件來實(shí)現(xiàn)上面的功能，同時(shí)這一個(gè)功能也曾經(jīng)是某一屆全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的二輪賽題?？上攵?，在比賽現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法使用電腦的情況下，我們只能通過計(jì)算電路參數(shù)來完成作品。所以基礎(chǔ)的東西需要牢牢記住。

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