SPX1521M3-3-3散如有必要應(yīng)提出容差要求;便于調(diào)整。

圖9.3.4 例9.3.1四階巴特沃思低通濾波電路

具體設(shè)計(jì)步驟如下:

選擇運(yùn)放,為了減少運(yùn)放對濾波電路的負(fù)載效益,同時(shí)便于調(diào)整,現(xiàn)選用CF412(LF412)。這是一種具有JFET作輸人級的低失調(diào)、高輸人阻抗運(yùn)放。CF412每片含有兩個(gè)運(yùn)放,其中rI:≈6o pA,yl�！�1.5 mⅤ,sR≈15Ⅴ/us,單位增益

帶寬積約為5.5 MHz。各廠家產(chǎn)品參數(shù)略有不同。若選用CF412C(LF412C),性能更好,輸入阻抗可達(dá)1012Ω,單位增益帶寬積為8 MHz,sR=25V/uso預(yù)計(jì)CF412能滿足設(shè)計(jì)要求。

選擇電容器的容量,計(jì)算電阻器的阻值,電容C的容量宜在微法數(shù)量級以下,電阻器的阻值一般應(yīng)在幾百千歐以內(nèi)�，F(xiàn)選擇Cll=C12=C21=C22=C=0.33 uF,則根據(jù)式(9.3.5)可算出L=R2=R2=R22=R=2πylc=1/2t*100*0.33*10-6Ω≈4.8kΩ

選擇標(biāo)準(zhǔn)電阻R=4.7 kΩ,這與計(jì)算值有一點(diǎn)誤差,可能導(dǎo)致截止頻率比額定值稍有升高。

由表9.3.1可見,四階巴特沃思濾波器總的增益由兩部分組成,即析F1=1.152和A,uF2=2.235,因此總的通帶增益處0=AI,T=1.152×2.235≈2.575。

選擇凡3、凡4、凡3和R24時(shí),為了減少偏置電流的影響,應(yīng)盡可能使加到運(yùn)放同相端對地的直流電阻與加到反相端對地直流電阻基本相等。

巴特沃思低通、高通電路階數(shù)n與增益G之關(guān)系

現(xiàn)選r14=62 kΩ,R24=20 kΩ,則根據(jù)已知增益可算出

R13=(1.152-1)R14≈9.42 kΩ

R23=(2.235-1)R24≈24.7 kΩ

實(shí)際元件參數(shù)的誤差對傳遞函數(shù)的影響,請參閱9.3.3節(jié)例9.3,2的討論。

用SPICE仿真畫出波特圖,用SPICE仿真,可得到的幅頻響應(yīng)波特圖如圖9,3.5所示(為了直觀,圖中橫坐標(biāo)用r而不用ω表示)。由圖可見,201g40≈8.2 dB。濾波器的截止頻率fc≈100 Hz,當(dāng)F>fc時(shí),曲線以80 dB/十倍頻程衰減。因此,在F=10 kHz

時(shí),它從直流增益8.2 dB下降了約160 dB。

圖9.3.5 圖9.3.4的四階巴特沃思低通

濾波電路幅頻響應(yīng)曲線.用SPICE畫出各級和總的歸一化的幅頻響應(yīng)曲線四階巴特沃思低通濾波器各級歸一化幅頻響應(yīng)曲線如圖9.3,6所示。前已指出,AvF1=1.152,AvF2=2.235,由此可求出01=1/(3-avF1)≈0.541,G=1/(3-A n2)≈⒈31。由圖可見,由于Q1<0.707,第一級曲線沒有峰值;第二級由于02)0,707,在∫=100 Hz附近出現(xiàn)峰值。而總的增益是各級增益的乘積(當(dāng)各級增益用dB表示時(shí),則是各級增益的相加),因此總的幅頻響應(yīng)曲線消除了峰值,使四階電路幅頻響應(yīng)的平坦部分得到了擴(kuò)展,體現(xiàn)了巴特沃思低通濾波電路的特點(diǎn)。

圖9.3.6 圖9.3.4中各級和總的歸―化幅頻響應(yīng)曲線

有源高通濾波電路,二階高通濾波電路,由4.7.1節(jié)討論已知,如果將Rc低通電路中的R和C的位置互換,就可得到RC高通電路。同理,如果將圖9.3.1所示二階有源低通濾波電路中的R和C位置互換,則可得到有源高通濾波電路,如圖9.3.7所示。

由于二階高通濾波電路與二階低通濾波電路在電路結(jié)構(gòu)上存在對偶關(guān)系,它們的傳遞函數(shù)和幅頻響應(yīng)也存在對偶關(guān)系。由圖9.3,7可導(dǎo)出其傳遞函數(shù)為

A(s)=avfs2/s2+ (wc/q)s+ωc2=aos2/s2+ (ωc/q)s+ωc2        (9.3.11)

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