無限增益多路反饋設(shè)計(jì)電路模擬

一 幾個(gè)概念

1 首先，無限增益多路反饋有源濾波器與Butterworth，chebyshev，bessel，ellipse等不屬于同一范疇的概念，無限增益多路反饋只是有源濾波器總多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中一種，其他還有Sallen-key、狀態(tài)變量濾波器、雙二階濾波器等;而Butterworth，chebyshev，bessel，ellipse是實(shí)際濾波器逼近理想濾波器的幾種近似算法，有無限增益多路反饋Butterworth濾波器或無限增益多路反饋chebyshev濾波器……

所以，要是比較的話，也是無限增益多路反饋與Sallen-key、狀態(tài)變量濾波器、雙二階濾波器等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比較;或者，Butterworth，chebyshev，bessel，ellipse幾種近似方法相比較。

2 曾經(jīng)也搞過有源濾波器，也說一下無限增益多路反饋濾波器的優(yōu)點(diǎn)：返相端輸入，失真較小，另外元件靈敏度要求也比Sallen-key低。

四種近似方法的特點(diǎn)：

1、巴特沃斯：通帶最大平坦性，但是過渡帶衰減不夠陡峭，而且其階躍響應(yīng)會(huì)產(chǎn)生上沖或波動(dòng)，所以不適用于處理脈沖信號(hào);

2、切比雪夫：通帶有起伏，但是過渡帶較陡峭，常用于AD轉(zhuǎn)換器前的抗混疊濾波器，階躍響應(yīng)同樣會(huì)產(chǎn)生上沖或波動(dòng);

3、橢圓：也有稱為考爾濾波器的。通帶起伏更大，而且衰減帶也有反彈，但過渡帶最陡峭;

4、貝塞爾：也有稱為湯姆遜(Thomson)濾波器的。最大的特點(diǎn)就是階躍響應(yīng)的波動(dòng)最少，所以適用于處理脈沖信號(hào)，但是過渡帶最不陡峭。

二 無限增益多路反饋有源濾波器設(shè)計(jì)

電路設(shè)計(jì)總讓外人覺得很難，很神秘，其實(shí)自己來試一下很簡單;

作設(shè)計(jì)有兩步工作要做，其一是測量目標(biāo)的頻率特性和相位特性;然后是設(shè)計(jì)電路模擬;

下面簡單介紹一下頻率特性模擬部分的設(shè)計(jì);

下圖是無限增益多路反饋有源濾波器的基本形式圖：

1 要設(shè)計(jì)RC濾波器，一般采用查表歸--快速的設(shè)計(jì)方法。使用這種方法，必須滿足濾波器條件。

首先給定要求的截止頻率fc，增益Kp;

選取濾波器的類型(切比雪夫型、巴特沃斯型)，(低通、高通、帶通、帶阻);

選取(一階、二階、三階、四階、或高階)濾波器，請(qǐng)參考一些相關(guān)資料?！稖y控電路》、《精密儀器電路》……然后按下述步驟設(shè)計(jì)：

(1)先選擇電容C1的標(biāo)稱值，電容C的初始值靠經(jīng)驗(yàn)決定，通常以下面的數(shù)據(jù)作參考：

f c ≤ 100Hz C = (10-0.1) μF

f c = (100-1000)Hz C = (0.1-0.01) μF

f c = (1-10k)Hz C = (0.01-0.001) μF

f c = (10-1000k)Hz C = (1000-100)pF

f c ≥ 100kHz C = (100-10)pF

(2)所選擇的電容C1的實(shí)際值，再按照下式計(jì)算電阻換標(biāo)系數(shù)K

K= 100 /(fc *C1) 其中fc的單位為Hz;C1的單位為μF。

(3)表2-1中查出C1和K=1時(shí)的電阻值。

(4)再將這些電阻值靠標(biāo)稱的實(shí)際電阻值

2 設(shè)計(jì)實(shí)例

設(shè)計(jì)一個(gè)二階無限增益多路反饋1dB切比雪夫型低通濾波器，增益Kp = 2，截頻(指紋波之間的終止頻率)f c = 5KHz。設(shè)計(jì)步驟如下：

按上述快速設(shè)計(jì)方法得到標(biāo)稱的電容取C =0.01μF，對(duì)應(yīng)的參數(shù)K=2，也可以由式

K= 100 /( f c*C1)= 100/(5000*0.01)=2

從下表中查出Kp=2時(shí)，電容C1=C=0.01μF，K=1時(shí)的電阻值。

R1=2.602 KΩ

R2=5.204 KΩ

R3=8.839 KΩ

將上述電阻值乘以參數(shù)K=2，得：

R1=5.204 KΩ， 取標(biāo)稱值5.1K+104Ω

R2=10.408KΩ， 取標(biāo)稱值10K+408Ω

R3=17.698 KΩ。 取標(biāo)稱值15K+2.7KΩ或≈18K

3 濾波器設(shè)計(jì)用表