I-3.1滤波器设计

设计实例一
• 设计一低通滤波器，fc=3400Hz，增益 Av=1
解：选择电路形式为VCVS， 根据经验取C=0.01uF,则K=100/（ fc*C） =2.9412 查表得R1=1.422 ，R2=5.399，R3=∞，R4=0 ， 根据K=2.9412，则实际元件值为 R1=4.1823=3.8795=15+0.68+0.2，R3=∞，R4=0
一阶滤波器
• 只有低通和高通
R C R C
R2
R2
R1
R1
一阶低通
一阶高通
一阶滤波器
• 采用运放和RC组成的一阶滤波器，仅适用 于低频信号（音频）滤波。这时候采用三 极管加电容器也比较方便实现，且从音频 到几百KHz都非常容易实现。成本也比较 低。 • 举例：如果20 KHz左右的信号需要滤波你 如何实现？ • 我曾经采用运放实现，想不到输出信号很 差。原来运放对频率较高的信号无法放大。 等效
巴特沃斯butterwoth切比雪夫chebyshev考尔cauer椭圆滤波器贝塞尔bessel响应滤波器二根据确定的滤波器传递函数实现滤波器按照以前设计滤波器通过查表等很复杂现在其实有很多软件只要你输入香干参数就能自动生成所以元件数据rfsim99rc滤波器由rc元件与运算放大器组成的滤波器称为rc有源滤波器其功能是让一定频率范围内的信号通过抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号
设计实例二
• 设计一高通滤波器，fc=300Hz，增益Av=1
解：选择电路形式为VCVS， 根据经验取C=0.1uF,则K=100/（ fc*C） =3.3333 查表得R1=1.125 ，R2=2.251，R3=∞，R4=0 ， 根据K= 3.3333 ，则实际元件值为 R1=3.75=3.6+0.15，R2=7. 503，R3=∞， R4=0
RC滤波器
• 由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC 有源滤波器，其功能是让一定频率范围内的信 号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信 号。因受运算放大器带宽限制，这类滤波器仅 适用于低频范围。根据频率范围可将其分为低 通、高通、带通与带阻等四种滤波器，它们的 幅频特性如图所示。具有理想特性的滤波器是 很难实现的，只能用实际特性去逼近理想的。 常用的逼近方法是巴特沃斯(butterwoth)最大平 坦响应和切比雪夫(chebyshex)等波动响应。在 不允许带内有波动时，用巴特沃斯响应较好。
三极管低通滤波器
R15 R13 C2 C1 NPN Q1 C? R14 CAP
二阶滤波器
压控电压源（VCVS）
无限增益多路反馈电路
二阶滤波器
• 通常是先设定一个或几个元件的值，再由公 式建立方程组，求其它元件值。 • 设定的元件参数越少，方程求解越难，但电 路调整较方便。现在已经用计算机完成了方 程组的求解，并将具有巴特沃斯响应、切比 雪夫响应的n=2，3，...，8阶各种类型的有源 滤波器的电路及其所用的RC元件的值制成设 计表，设计人员只需要查表就能得到滤波器 的电路及RC元件的值，称这种查表法为有源 滤波器的快速设计方法。
滤波器的快速设计方法
滤波器的快速设计方法
• ② 所选择的电容C的实际值，再按照下式计算电 阻换标系数K=100/( fc* C) ， • 其中fc的单位为Hz；C的单位为µF • [注意]K值不能太大，否则会使电阻的取值较大， 从而使引入的误差增加，通常取1≤K≤10。 • ③ 从设计表中39~42查出与Av对应的电容值及 K=1时的电阻值。再将这些电阻值乘以参数K， 得电阻的设计值和C1的设计值。 • ④搭电路试验，不达标，重新设计数据再来直至 合适为止。
滤波器的种类及相关参数
分类
• 元件组成： RC滤波器、LC滤波器、RLC滤波器、压 电式滤波器和有源滤波器。 • 信号通过的频率分： 低通、高通、带通、带阻滤波器。
滤波器的特性及相关参数
低通、 高通、 带通、 带阻 注意：与书上不同的是纵坐标是损耗，不是增益
实际滤波器特性
LC滤波器设计
• 一、选用合适的逼近理想滤波器的幅频特性
电子产品设计
第三讲
主讲 ：翁正国 浙江工商职业技术学院
滤波器设计
• [学习要求] ： • 熟悉滤波器的几种形式，掌握滤波器的特性与 相关参数。 • 基本掌握运用软件（RFSIM99）设计LC滤波器。 • 掌握低通、高通、带通、带阻等最基本的二阶 RC有源滤波器的快速设计方法与性能参数的测 试技术。 • 重点：二阶RC有源滤波器的快速设计方法。 • 难点：二阶RC滤波器的传输函数。 • 书内详见：,图表见
其它滤波器
• 压电式滤波器：
• 陶瓷滤波器、陶瓷陷波器、陶瓷鉴疲器、声面 滤波器 • 集成滤波器
作业
• 1、设计一个语音滤波器，性能指标：截 止频率fH=3400Hz， fL=300Hz，Av=1. • 2、设计一个增益为20倍的放大器(用三 极管实现），画出原理图，并做适当的 计算，标出相关元件参数（工作电源 Vcc=12V)。 • 3、设计50Hz的带阻滤波器，将市电 50Hz干扰衰减6dB(2倍）以上。画出原理 图，计算相关元件参数。
滤波器的快速设计方法
（1）已知条件 已知滤波器的响应特性(巴特沃斯或切比雪夫)、滤波 器的电路形式(VCVS或MFB)，滤波器的类型(低通、高 通、带通、带阻及阶数n)、滤波器的性能参数Fc 、Av 、 Q 、BW （2）设计步骤 ① 先选择电容C的标称值，电容C的初始值靠经验决 定，通常以下面的数据作参考：
可以选择： 巴特沃斯（Butterwoth)、切比雪夫（Chebyshev)、 考尔（Cauer)椭圆滤波器、贝塞尔（Bessel)响应滤波器
二、根据确定的滤波器传递函数、实现滤波器
按照以前，设计滤波器通过查表等很复杂，现在其实有很多 软件，只要你输入香干参数，就能自动生成所以元件数据
RFSIM99
滤波器的快速设计方法
• 设计测试结果与实际差异的原因： 1、电阻、电容存在误差引起 2、设计出的元件参数，在实际中不存在， 需 要串并联实现也是造成失败的原因之一。 3、运放输入阻抗不够大，设计实是按无穷 大设计的，需要选择高阻运放。 4、运放的开环增益不够，换运放。 5、运放的开环带宽不够，换运放。 6、设计时，参数选择不合适。