常见运放滤波电路.docx

《常见运放滤波电路.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《常见运放滤波电路.docx（16页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、滤波电路这节超级深切地介绍了用运放组成的有源。在很多情形中，为了阻挡由于 虚地引发的直流电平，在运放的输入端申入了电容。那个电容事实上是一个高 通滤波器，在某种意义上说，像如此的运放电路都有如此的电容。设计者必需 确信那个电容的容量必需要比电路中的其他电容器的容量大100倍以上。如此 才能够保证电路的幅频特性可不能受到那个输入电容的阻碍。若是那个滤波器 同时还有放大作用，那个电容的容量最好是电路中其他电容容量的1000倍以 上。若是输入的信号早就包括了 VCC/2的直流偏置，那个电容就能够够省略。这些电路的输出都包括了 VCC/2的直流偏置，若是电路是最后一级，那么 就必需串入输出电容。那个地

2、址有一个有关滤波器设计的协定，那个地址的滤波器均采纳单电源 供电的运放组成。滤波器的实现很简单，可是以下几点设计者必需注意： 1.滤波器的拐点(中心)频率2 .滤波器电路的增益3 .带通滤波器和带阻滤波器的的Q值4 .低通和高通滤波器的类型(Butterworth、Chebyshev、Bessell)不幸的是要取得一个完全理想的滤波器是无法用一个运放组成的。即便可 能，由于各个元件之间的负杂互感而致使设计者要用超级复杂的计算才能完成 滤波器的设计。通常对波形的操纵要求越复杂就意味者需要更多的运放，这将 依照设计者能够同意的最大畸变来决定。或能够通过几回实验而最终确信下来。 若是设计者希望用最少

3、的元件来实现滤波器，那么就别无选择，只能利用传统 的滤波器，通过计算就能够够取得了。3. 1 一阶滤波器一阶滤波器是最简单的电路，他们有20dB每倍频的幅频特性4. 1. 1低通滤波器典型的低通滤波器如图十三所示。INVERTINGFo= 1/(2pR2C1)Galn = - R2/R1NONINVERTINGFo= 1/(2pR1C1)Gain = 1 R3fR2图十三图十三5. 1. 2高通滤波器典型的高通滤波器如图十四所示。VccNONIINVERTINGGain = 1Fo = 1/(2pR1C1)NONINVERTINGFo = 1/(2pR1C1)Gainl + R3/R2图十四图

4、十四6. 1. 3文氏滤波器文氏滤波器对所有的频率都有相同的增益，可是它能够改变信号的相角， 同时也用来做相角修正电路。图十五中的电路对频率是F的信号有90度的相 移，对直流的相移是0度，对高频的相移是180度。7. 2二阶滤波器二阶滤波电路一样用他们的发明者命名。他们中的少数几个至今还在利用。 有一些二阶滤波器的拓扑结构能够组成低通、高通、带通、带阻滤波器，有些 那么不行。那个地址没有列出所有的滤波器拓扑结构，只是将那些容易实现和 便于调整的列了出来。图十五（见图十七）二阶滤波器有40dB每倍频的幅频特性。通常的同一个拓扑结构组成的带通和带阻滤波器利用相同的元件来调整他 们的Q值，而且他们使

5、滤波器在Butterworth和Chebyshev滤波器之间转变。 必需要明白只有Butterworth滤波器能够准确的计算出拐点频率，Chebyshev 和Bessell滤波器只能在Butterworth滤波器的基础上做一些微调咱们通经常使用的带通和带阻滤波器有超级高的Q值。若是需要实现一个 很宽的带通或带阻滤波器就需要用高通滤波器和低通滤波器串联起来。关于带 通滤波器的通过特性将是这两个滤波器的交叠部份，关于带阻滤波器的通过特 性将是这两个滤波器的不重叠部份。那个地址没有介绍反相Chebyshev和Elliptic滤波器，因为他们已经不 属于电路集需要介绍的范围了。不是所有的滤波器都能够产

6、生咱们所假想的结果一一比如说滤波器在阻带 的最后衰减幅度在多反馈滤波器中的会比在Sallen -Key滤波器中的大由于 这些特性超出了电路图集的介绍范围，请大伙儿到教科书上去寻觅每种电路各 自的优缺点。只是那个地址介绍的电路在不是很特殊的情形下利用，其结果都 是能够同意的。8. 2. 1 Sallen-Key 滤波器Sallen-Key滤波器是一种流行的、普遍应用的二阶滤波器。他的本钱很低, 仅需要一个运放和四个无源器件组成。可是换成Butterworth或Chebyshev滤 波器就不可能这么容易的调整了。请设计者参看参考条款1】和参考条款【2】， 那里介绍了各类拓扑的细节。那个电路是一个单

7、位增益的电路，改变Sallen -Key滤波器的增益同时就 改变了滤波器的幅频特性和类型。事实上Sallen -Key滤波器确实是增益为1 的Butterworth滤波器。图十六（见图十七中）3. 2. 2多反馈滤波器多反馈滤波器是一种通用，低本钱和容易实现的滤波器。不幸的是，设计 时的计算有些复杂，在那个地址不作深切的介绍。请参看参考条款【1】中的对 多反馈滤波器的细节介绍。若是需要的是一个单位增益的Butterworth滤波 器，那么那个地址的电路就能够够给出一个近似的结果。LOW PASSUnity Gain Butlerv/orth f/2xRC)R1 sR2 RN2C1 -cC2 =

8、 4CHIGH PASSUnity Gain BwttsirworlhFo=川 2#C) RI =0.47RRZ2.1RC1 C2 C3 CBAND PASSGain = 2.3(18FoBl/100-R5Q hard Io control; ncd mtsnrutchod R”ora Gko MfxS图十八3nR2NOTCHC1=C2=C C3 = 2C R1 = R2s R R3 = R/2 Fo = 1/(2pRC)R4 = R5! HIGHThe only control ovej Q H by mlstnitehii R3图十九图十九3. 2. 3. 2双运放实现典型的双运放如图20

9、到图22所示图二十HIGH PASSRR2=RCI=C2 = CR3 = R，2C3 = 2CFo=1/(2)pRCJUnity GainR4 R&2 Boiul图二十一图二十二图二十五图二十二3. 2. 4 FliegeFliege滤波器采纳了双运放结构（图二十三图二十六），因此相关于单运 放实现的滤波器他是一种本钱较高的滤波器，可是他对拐点频率或Q值有超级 强的操纵能力，能够超级方便的进行调整，而且他是一种全新的滤波器。用它 组成的低通、高通、和带通滤波器的增益是固定的，带阻滤波器他的增益是一。VccoHK3HPASSR2 = R3 = RC1 = C2 = CR4 = RS. not c

10、riticalFo = 1f(2pRC)Gain fExod at 2R1 = RI42 ButterworthRI R/x2ChebystevRI v R/n2 Bossol图二十四图二十vtcQBAND PASSGain hxd at 2R1 controk Q lowR1 low Q high R1 = high Q R1 should bo R/5R2 = R3 = RC1 = C2=CR4 = R5. not critical图二十五十 dv8vexflFo = 1/(2pRC) Vcc八3. 2. 5AkerbergMossberg 滤波器图二十七图三十中的三运放滤波器是很容易实现

11、。关于低通和高通滤波 器能够很方便的调整增益，关于带通和带阻滤波器能够超级容易的调整Q值。 带阻滤波器的性能会比双T滤波器差一些，可是也不错。HIGH P ASSR2R3iiR4i5=iR CZsCJsC Foi1f(2pC)R6 = Rl2 BvttdfwoHhR6R八 2 cgby 皿 v RG Untty Gam:RI =R6Other Gam:-RG/R1Ri, R$ ago cggi 0 low values. lowQ high vakies. high Q2 VcSzw c;IFVu4图二十九Yinein图二十九3. 2. 6 BiQuadBiquad滤波器是一种出名的滤波器结构

12、（图三十一）。他只能组成低通和带 通滤波器。低通滤波器能够依照需要做成同相和反相输出。LOW PASSR1=R2=RR5 = R6. eritiedlR4 = RN2C1 =C2=GFo = 1/(2pRC)R4 = R，2 ButtorworthR4 R*v2 ChebyshevR4 n R7 * fl Other G5: -RTWIP Md HPHZ R以 BuOervorViRf. RI RIOiandim gWbbdh)rncchcieae图三十二BANDPASSR1 =R2 = R5 = RRG = about R 人2 not eritieAlC1 =C2 = CFo = 1/(2

13、pRC)R3 = R4 unity gainGain = R4JR3R4 alsocontrolsQ low value, low Q high value, high Q3. 2. 7 Sate VariableSate Variable是一种三运放或四运放的拓扑结构。第四个运放在带阻滤 波器中必需利用。他也是一种超级便于调整的滤波器拓扑结构，而且他能够很 方便的在低通和高通滤波器之间彼此转换，另外关于带通和带阻滤波器的Q值 也能够超级方便的进行调整。可是不幸的是，Akerberg-Mossberg并非是一种 令人喜爱的拓扑结构。因为调整增益、类型、Q值和限制的电阻是同一个电阻。 这确实是很

14、多人不肯意用它的缘故，除非在应用中同时需要高通、低通、带通 和带阻滤波器。BP NO TCHM rsWK- Ngh 6R7 S, 2g阻容RC滤波电路阻容滤波电路原理与特点及RC元件选择 阻容灌波电路图如下：阻容源波电路优势：L滤波效能较高2 ,能兼降压限流作用阻容源波电路缺点：L带负载能力差2 ,有直流电压损失阻容滤波电路适用处合:负载电阻较大，电流较小及要求纹波系数很小的情形阻容滤波电路参数选择：全波整流RC2=xlO6)/rRLR 一样取数十至数百WC(mF)何谓退耦？所滑退耦，既避免前后电路网络电流大小转变时，在供电电路中所形成的电流冲动对网络的正常工 作产生阻碍。换言之，退耦电路能够

15、有效的排除电路网络之间的寄生耦合。退耦源波电容的取值一样为47200pF,退耦压差越大时，电容的取值应越大。所谓退耦压差指前 后电路网络工作电压之差。如以下图为典型的RC退耦电路，R起到降压作用：大伙儿看到图中，在一个大容量的电解电容C1隔壁又并联一个容量很小的无极性电容C2缘故很简单，因为在高频情形下.1：作的电解电容与小容量电容相较，不管在介质损耗仍是寄生电感 等方面都有显著的不同(由干电解电容的接触电阻和等效电感的阻碍，当工作频高于谐振频率时，电解电 容相当于一个电感线陶，再也不起电容作用)。在很多典型电路，如电源退耦电路，自动增益操纵电路及 各类误差操纵电路中，均采纳广大容量电解电容隔

16、壁并联一只小电容的电路结构,如此大容量电解电容肩 负着低频交变信号的退耦,滤波，滑麻之作用：而小容量电容那么以自身固有之优势，排除电路网络中的 中，高频寄生耦合。在这些电路中的这一大一小的电容均称之为退耦电容。还有些电路存在一些设置直流工作点的电阻，为排除其关于交流信号的耦合或反馈作用就需要在其 上并联适当的电容来减少对交流信号的阻抗这些电容均起到退辅作用称之为退耦电容。GV- 4Vam?:C2 . 103. .在放大倍数较高的电路中，后级的信号电流往往比较大，而电源内阻和电源布线的电阻就不容轻忽 r.较大的信号电流，会在这些电阻上产生压降，这些压降就会、耦合到前面的小信号放大级的输入端， 从而又被从头放大，如此反豆，造成恶性循环，干是整个放大电路就无法正常工作，其表现确实是产生“自 激振荡”。退耦电路确实是要退除掉这种通过电源内阻、或电源布线电阻产生的耦合。使后级的大电流信号不 能通过这些电阻从头耦合到前级，以保证放大电路正常工作。小电流的退耦合电路一股是用阻容滤波电路，该电路中的电阻就称为滤波电阻，他不是什么特殊的 电阻，确实是一般的电阻，因为是起滤波作用，因此叫做海波电阻。