固定增益運算放大器簡化濾波器設計

在設計Sallen-Key濾波器時，使用更少的元件數(shù)量、資金和電路板空間。使用固定增益放大器簡化帶通濾波器。

簡單的二階濾波器可滿足許多濾波要求。例如，低階低通濾波器通常足以實現(xiàn)ADC應用中的抗混疊或消除音頻應用中的高頻噪聲。同樣，低階高通濾波器可以輕松消除電源噪聲。設計具有內(nèi)置增益的此類濾波器時，固定增益運算放大器可以節(jié)省空間、成本和時間。圖1顯示了固定增益運算放大器在構(gòu)建二階低通和高通Sallen-Key濾波器中的應用。過濾器“說明書”在設計這些濾波器時很有用，但是如果增益由R設置，則說明書過程通常會針對給定的響應（例如巴特沃思）進行分解F和 RG大于團結(jié)。更重要的是，說明書中的元件值公式可能會產(chǎn)生不切實際的電容器和電阻值。

圖1.Sallen-Key濾波器使用固定增益運算放大器來實現(xiàn)二階巴特沃茲響應。

例如，巴特沃茲濾波器提供最平坦的通帶。它們還提供快速的初始衰減和合理的過沖。您可以使用下表和以下公式輕松設計此類過濾器：R2= 1/（2πfC√） 和 R1= XR2.

為了獲得濾波器響應，使用固定增益運算放大器可降低成本和元件數(shù)量。它還會降低靈敏度，因為內(nèi)部工廠調(diào)整的精密增益設置電阻可提供0.1%的增益精度。要使用固定增益運算放大器設計二階巴特沃茲低通或高通濾波器，請執(zhí)行以下步驟：

確定轉(zhuǎn)角頻率fC.

為 C 選擇一個值。

對于所需的增益值，請在表中正確的列標題下找到 X。

計算 R1和 R2使用方程式。

選擇 C 然后求解 R1和 R2允許您通過選擇盡可能接近計算值的分量值來優(yōu)化濾波器響應。對于大多數(shù)轉(zhuǎn)角頻率和增益，C 可以低于 1000pF。固定增益運算放大器針對每個增益版本進行了最佳補償，并為工作在高頻和高增益下的系統(tǒng)提供出色的增益帶寬產(chǎn)品。例如，假設您必須設計一個轉(zhuǎn)折頻率為24kHz、增益為10的低通濾波器。步驟 1 已完成 （fC= 24kHz）。接下來，通過選擇 C 的值（例如 470pF）來完成步驟 2。在表中，請注意，對于增益為10的低通濾波器，X = 0.076。在等式中替換這些值：

R2= 1/（2π fC√） = 1/（2π × 24kHz × 470pF × √ ） = 51kΩ，R1= XR2= 0.076 × 51kΩ = 3.9kΩ。

圖2.使用文本中的電路值，對圖1a中的電路進行仿真會產(chǎn)生這種巴特沃茲響應。

審核編輯：郭婷