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低功耗8極點Sallen-Key Butterworth低通濾波器

發(fā)布時間:2012/3/6 19:59:16 訪問次數(shù):3301

    一個精密、低噪聲、低功耗、8極點有源低通濾波器電路如圖10. 13所示,其增益為40dB,采用Sallen-Key拓撲結(jié)構(gòu),可提供Butterworth響應。AAT3215IGV-2.8V-T1    

    圖10. 13所示電路不是采用一個四通道運算放大器簡單構(gòu)建,而是精選雙通道運算放大器組合來提供更加優(yōu)化的解決方案。雙通道、低功耗、低噪聲、低偏置電流、精密、軌對軌輸出運算放大器AD8622具有0.2V,V峰一峰值的低噪聲(0.1~10Hz)、10 l-i,V的低失調(diào)電壓。AD8622能夠在相對于其較低功耗(±15V時每個放大器215卜LA)的情況下,提供最低的失調(diào)
電壓和噪聲。在電路中,運算放大器AD8622周于輸入和增益級。低功耗的JFET輸入運算放大器ADA4062-2用于最后兩級,具有較低功耗(每個放大器165 p4A)。ADA4062-2具有低的輸入偏置電流,允許最后兩級使用較大的電阻和較小的電容,從而減小無源器件板的面積。
    該濾波器電路提供一個低功耗的解決方案(使用±15V電源時,總靜態(tài)電流為760 VA),不僅具有精密和低噪聲特性,而且提供高增益。它使用兩個雙通道運算放大器,而不是一個四通道運算放大器,這也使得PCB布局更加靈活、簡便。ADA4062-2采用1. 3mm×1.6mm LFCSP封裝(小于SC70)。雖然使用兩個雙通道放大器,也不會占用更多電路板空間。

    低通濾波器經(jīng)常用作數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的抗混疊濾波器,或者用做噪聲濾波器以限制高頻噪聲。Butterworth濾波器是一種幅度響應極為平坦的濾波器,通帶和阻帶中均無紋波。然而,與其他有紋波的響應相比,無紋波是以頻率響應的過渡帶更寬為代價而實現(xiàn)的,因此,通常需要高階Butterworth濾波器。有源濾波器設計比無源濾波器設計更為復雜,因為前者必須選擇拓撲結(jié)構(gòu)和適當?shù)倪\算放大器。然而,有源設計可提供信號增益,而且無須實現(xiàn)低頻無源濾波器所要求的大電感和電容。
    Sallen-Key拓撲結(jié)構(gòu)也稱為電壓控制電壓源(VCVS)結(jié)構(gòu),其設計簡單,電路元件少,在業(yè)界廣為使用。圖10. 13所示濾波器電路的截止頻率五為10Hz,總增益為100V/V或40dB。使用標準濾波器設計技術,可以將該設計輕松調(diào)整到其他頻率。

                       
   

    一個精密、低噪聲、低功耗、8極點有源低通濾波器電路如圖10. 13所示,其增益為40dB,采用Sallen-Key拓撲結(jié)構(gòu),可提供Butterworth響應。AAT3215IGV-2.8V-T1    

    圖10. 13所示電路不是采用一個四通道運算放大器簡單構(gòu)建,而是精選雙通道運算放大器組合來提供更加優(yōu)化的解決方案。雙通道、低功耗、低噪聲、低偏置電流、精密、軌對軌輸出運算放大器AD8622具有0.2V,V峰一峰值的低噪聲(0.1~10Hz)、10 l-i,V的低失調(diào)電壓。AD8622能夠在相對于其較低功耗(±15V時每個放大器215卜LA)的情況下,提供最低的失調(diào)
電壓和噪聲。在電路中,運算放大器AD8622周于輸入和增益級。低功耗的JFET輸入運算放大器ADA4062-2用于最后兩級,具有較低功耗(每個放大器165 p4A)。ADA4062-2具有低的輸入偏置電流,允許最后兩級使用較大的電阻和較小的電容,從而減小無源器件板的面積。
    該濾波器電路提供一個低功耗的解決方案(使用±15V電源時,總靜態(tài)電流為760 VA),不僅具有精密和低噪聲特性,而且提供高增益。它使用兩個雙通道運算放大器,而不是一個四通道運算放大器,這也使得PCB布局更加靈活、簡便。ADA4062-2采用1. 3mm×1.6mm LFCSP封裝(小于SC70)。雖然使用兩個雙通道放大器,也不會占用更多電路板空間。

    低通濾波器經(jīng)常用作數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的抗混疊濾波器,或者用做噪聲濾波器以限制高頻噪聲。Butterworth濾波器是一種幅度響應極為平坦的濾波器,通帶和阻帶中均無紋波。然而,與其他有紋波的響應相比,無紋波是以頻率響應的過渡帶更寬為代價而實現(xiàn)的,因此,通常需要高階Butterworth濾波器。有源濾波器設計比無源濾波器設計更為復雜,因為前者必須選擇拓撲結(jié)構(gòu)和適當?shù)倪\算放大器。然而,有源設計可提供信號增益,而且無須實現(xiàn)低頻無源濾波器所要求的大電感和電容。
    Sallen-Key拓撲結(jié)構(gòu)也稱為電壓控制電壓源(VCVS)結(jié)構(gòu),其設計簡單,電路元件少,在業(yè)界廣為使用。圖10. 13所示濾波器電路的截止頻率五為10Hz,總增益為100V/V或40dB。使用標準濾波器設計技術,可以將該設計輕松調(diào)整到其他頻率。

                       
   

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