具有多級(jí)設(shè)計(jì)的36DB/OCT低通濾波器電路及其原理介紹

電路的功能

含有有源元件并采用緩沖放大器的多級(jí)濾波器，為了獲得規(guī)定的Q值，低通濾波器的電容選用不同的容量。電路器不象電阻那樣規(guī)格繁多，有些電容找不到合適的元件時(shí)，可采取兩個(gè)或幾個(gè)電容并聯(lián)的辦法解決。

本電路中因各級(jí)的電容器取相同的容量，所以就不能把反饋放大器作為緩沖器，而是使其具有1以上的放大倍數(shù)，便可獲得規(guī)定的Q值。

電路工作原理

36DB/OCT巴特沃濾波器由3級(jí)構(gòu)成，每級(jí)方框中有兩節(jié)濾波器，為了在-3DB點(diǎn)使頻率特性規(guī)格化，必須把各級(jí)的Q值分別調(diào)整到0.517、0.707.1.931。采用有增益放大器以增加Q值的方式時(shí)，根據(jù)AN=3-1/QN（N為級(jí)數(shù)，1，2，3），計(jì)算所需的增益AN。OP放大器A2~A4的增益由反饋電阻確定，AN確定后。RN可用下式計(jì)算：R4=（AN-1）*10*10的-3次方，計(jì)算結(jié)果如電路圖中的參數(shù)。這里應(yīng)該注意的是：通事增益A=A1*A2*A3，即總增益為4.2倍，所以輸入放大器A1應(yīng)為1/4.2的衰減電路，以使A=1。如果不這樣，輸入增大時(shí)，濾波器飽和后會(huì)有很多高次諧波，濾波器不能完全濾除。

輸入電路對(duì)反相、同相或差動(dòng)任何一種輸入信號(hào)均可適應(yīng)。差動(dòng)放大電路的放大倍數(shù)由R1、R2和R3、R4之間的比值確定（A=R3/R1。R1=R2，R3=R4，所以R3和R4的值取100K/4.2=23.8K，用22K和1.8K的電阻串聯(lián)而成）。

截止頻率應(yīng)用人們熟悉的FO=1/2πCO.R0公式計(jì)算。RO作為OP放大器的負(fù)載，不能太重，應(yīng)取5K以上，同時(shí)考慮到輸入電容和寄生電容的影響，在選用數(shù)百個(gè)歐姆以下的阻值時(shí)。選定RO須保證CO的電容量在數(shù)百微微法以下。如果沒有特殊制約，可先選定CO的電容量，使CO的電抗在10~100K范圍內(nèi)。

元件選擇

關(guān)于有源濾波器的壞路增益，因?yàn)樵诟哳l范圍，截止頻率由電阻RO和電容器CO的精度確定，所以關(guān)鍵是如何準(zhǔn)確地選定CR時(shí)間常。±1%誤差的電阻串聯(lián)來達(dá)到計(jì)算阻值。

一般電容器的誤差大多為±5%，不能滿足有源濾波器的使用要求，可先挑選出電容量適合的電容器，根據(jù)其容量反算RO阻值，然后再進(jìn)行修正。但是，目前存在著縮短調(diào)節(jié)時(shí)間的趨勢(shì)，所以應(yīng)選用±%誤差的產(chǎn)品，以便宜實(shí)現(xiàn)無調(diào)節(jié)化。

本電路的特點(diǎn)是各級(jí)的RO和CO全部相同，但必須準(zhǔn)確地設(shè)定各級(jí)的Q值，根據(jù)Q值確定電路，電阻應(yīng)選用精度好的產(chǎn)品。

應(yīng)用說明

采用多檔切換截止頻率時(shí)，可直接用6回路的旋轉(zhuǎn)開關(guān)切換電阻RO，如果用BCD控制開關(guān)合成電阻，便成為用4要電阻選擇線選定15種頻率的可編程濾波器。