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1、二阶有源滤波器设计滤波器类型按照在附近的频率特性，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一一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。/、/ 11、1 :（汪忠: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
2、频率定义为响应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。 ）一百-口曲一:图1.偶数阶（4极点）.纹波切比雪夫滤波器的频率响应（截止于OdB）FILTER REEPQfsSE s FRE二口-二E二一三，京工 LLZ&rWk15N nnifued 工 t 甲，nc图2. 奇数阶（5极点）.3dB纹波切比雪夫滤波器的频率响应（截止于-3dB）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
3、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：Q3）;（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 扰）。S8, MF8复极点对部件图9. SH加n-K四复极点对部件.SlO. SakzKey复极点对部件（增益=-R/RJ单位墙曲（增前=1）（汪忠: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
4、通带外衰减能力受 限，而MFB拓扑则无此问题。）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，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
5、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表2(M二阶滤波器的系数二党贝尔 .BWft*3出切比美136171.41421.065)购8!1.93Q51 . Sallen-Key型图20-15一般的Sallen-Key低通滤波器计算时，可先选定C1的值，则C2、R1、R2的值由下式决定:鸟.201G 土二J 一瓦 1cxe4矶GG（注意：C1、C2差值最好不要大于10倍，否则
6、算出的阻值可能为负值。）图2d 19二阶MFB低通漉波器同理，选定C1后，电路的各个参数即可求出:购 GG0 4)4jGG6-_34rze GG”2 .MFB 型五.二阶高通滤波器参数计算把低通液波器中的电阻用电容代皆 通滤波器（见图/23）。,再把滤波器中的电容用电阻代替，就可以产生一个高Ri 飞 GC?%IT二51. Sallen-Key型图20.27中一般的SM匕n-Kuy结构可以用人=1 +也伏3来单独设定增益.图加27 般的Sallen-Key高通流波器图20-28中的单位席益电路结构通常用于高增益精度和低。的谑波器.R- C+图2O-2S第位埔蕊的SaUenKcy高通谑波器为简化设
7、计，采用单位增益电路，且令 C1=C2=C,则有：R = , & =&RfcC5 2 47czec42.MFB 型为简化设计，令C1=C3=C,且选定C2的值，则有:2C+C2生Rg2c + Jax =-gRxCC21 - 2 AGA， = -，2叭 xCxaJ 2 2矶、优。式1一24)六.二阶带通滤波器参数计算1.Sallen-Key 型IUVO由电路图可得以下关系式：中心频率t f - 2kRC内部增益：G = l+&%几处的增益；3-G淋波器品质因子：?= 3-G计算时首先选定 和C,则可得到其余参数，在此不加赘述2.MFB 型中心频率：八=EC、国九处的增益%=朱2R、滤波器品质因Q二带宽；B =一 皿C同理，计算时首先选定 和C,则可得到其余参数，在此亦不加赘述。1.有源双T型滤波中心萩率：fm =1 2kRCR内部增益；G = l + %通带增益：&=G抑制品质：Q12(2-(7)计算时首先选定 和C,则可得到其余参数。
