PDF《单电源运放图集》

100 倍以上. 这样才可以保证电路的幅频特性不会受到这个 输入电容的影响. 如果这个滤波器同时还有放大作用, 这个电容的容量最好是电路中其他电 容容量的

1000 倍以上.如果输入的信号早就包含了 VCC/2 的直流偏置,这个电容就可以省 略. 这些电路的输出都包含了 VCC/2 的直流偏置,如果电路是最后一级,那么就必须串入 输出电容. 这里有一个有关滤波器设计的协定, 这里的滤波器均采用单电源供电的运放组成. 滤波 器的实现很简单,但是以下几点设计者必须注意: 滤波器的拐点(中心)频率 滤波器电路的增益 带通滤波器和带阻滤波器的的 Q 值, 低通和高通滤波器的类型 (Butterworth、 Chebyshev、 Bessell) . 不幸的是要得到一个完全理想的滤波器是无法用一个运放组成的. 即使可能, 由于各个 元件之间的负杂互感而导致设计者要用非常复杂的计算才能完成滤波器的设计. 通常对波形 的控制要求越复杂就意味者需要更多的运放,这将根据设计者可以接受的最大畸变来决定. 或者可以通过几次实验而最终确定下来. 如果设计者希望用最少的元件来实现滤波器, 那么 就别无选择,只能使用传统的滤波器,通过计算就可以得到了. 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 3.1.1 低通滤波器 典型的低通滤波器如图十三所示 图十三 3.1.2 高通滤波器 典型的高通滤波器如图十四所示 图十四 3.1.3 文氏滤波器 文氏滤波器对所有的频率都有相同的增益, 但是他可以改变信号的相角, 他同时也用 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. 图十五 3.2 二阶滤波器 二阶滤波电路一般用他们的发明者命名. 他们中的少数几个至今还在使用. 有一些二 阶滤波器的拓扑结构可以组成低通、高通、带通、带阻滤波器,有些则不行.这里没有列 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. 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使用相同的元件来调整他们的 Q 值, 而且他们使滤波器在 Butterworth 和Chebyshev 滤波器之间变化.必须要知道只有 Butterworth 滤波器可以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. 我们通常用的带通和带阻滤波器有非常高的 Q 值.如果需要实现一个很宽的带通或 者带阻滤波器就需要用高通滤波器和低通滤波器串连起来. 对于带通滤波器的通过特性将 是这两个滤波器的交叠部分,对于带阻滤波器的通过特性将是这两个滤波器的不重叠部 分. 这里没有介绍反相 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可以产生我们所设想的结果DD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, 请大家到教科书上去寻找每种电路各自的优缺点. 不过这里介绍的电路 在不是很特殊的情况下使用,其结果都是可以接受的. 3.2.1 Sallen-Key 滤波器 Sallen-Key 滤波器是一种流行的、广泛应用的二阶滤波器.他的成本很低,仅需要一 个运放和四个无源器件组成.但是换成 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目【1】和参考条目【2】 ,那里介绍了各种拓扑的细节. 这个电路是一个单位增益的电路,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.实际上 Sallen-Key 滤波器就是增益为