滤波器设计软件综述

滤波器设计软件综述
目前网使用较普遍的滤波器设计软件有FilterShop、Filter Solutions、Filter Wiz Pro、FilterCAD、FilterLab和FilterPro等。

下面分别对这六种设计软件作简要介绍，由于用FilterLab软件来设计和操作简单，本人也大致使用过，因此对该软件作些详细论述。

一、FilterShop
FilterShop是一款精确的模拟/数字滤波器设计软件，由美国LinearX Systems 公司所研发。

此软件是一套完整的用于AC电路模拟滤波器的设计软件，可满足对于滤波器设计有独特要求的功能，可提供混合的模拟/数字滤波器设计，以及AC电路模拟器的图表输入和编辑功能，完美的AC电路设计和建模，避免DC偏压电路的缺陷。

具有快速分析和纠正噪声的1200种模式，特殊混合信号组成包括FDNRs，FIR/IIR滤波器，Z-Imp，Pots等。

混合信号源功能以及电路设计能容易的整合和建模，从而作为一个单独的系统。

FilterShop出现在SPICE之后。

然而SPICE是一微观层面的分析工具，FilterShop是一种真正的宏观系统设计工具。

FilterShop已经建立了从基层开始处理的特殊滤波器设计需求，并且提供了大量的其它软件没有的功能。

配备专有的电路模拟引擎，先进的模数混合设计单元，以及一个庞大的目标生成系统——FilterShop在模拟/数字滤波器的设计和分析上展现了一个新的能力水平和技巧。

二、Filter Solutions
功能特点：
1、高斯、贝赛尔、巴特沃斯、勒让德、切比雪夫I型、切比雪夫Ⅱ型、沙漏、椭圆、升余弦、匹配和延时滤波器。

2、低通、高通、带通、带阻和非对称带通。

3、实时反馈对滤波器分析修正。

4、矢量形式的S和Z变换使得易与Matlab和Matrix-x对接。

5、显示传输函数、零极点图示、时间响应、频率响应和理想滤波器设计的反射系数。

6、S和Z变换的串并联形式。

7、改进的切比雪夫I型和椭圆滤波器有窄的通带纹波
8、低通和带通模拟和IIR滤波器的自动延时补偿。

三、Filter Wiz Pro
功能特点：
1、新的品质因数和滤波器阶数图
2、新的抗混叠滤波器设计
3、新的运算放大器选择器和转换速率计算工具
4、内置仿真器
提供设计草图如滤波器设计的仿真，包括运算放大器增益带宽的效果。

在每个阶段选择电路时用户能预览增益响应。

5、高达21种可靠的逼近函数
6、滤波器设计的一些电路拓扑。

7、3到20阶级联
四、FilterCAD
FilterCAD是Linear Technology公司为它的开关电容集成电路系列和有源RC 集成电路系列设计的专用软件。

FilterCAD具有设计和分析双重功能。

设计者不仅可以得到所需的设计电路，还可以通过FilterCAD对电路进行分析，掌握设计的滤波器的传输函数、频域响应、时域响应，从而更好地了解设计结果。

FilterCAD有四种设计途径：
1、快速设计
设计者可以在设计方法选择窗口选择这种方法。

点击快速设计后，FilterCAD 将显示一系列选择窗口，第一个窗口为滤波器类型选择窗口，有低逋、高通、带通、带阻四种滤波器类型。

下一个是滤波器指标特性输入窗口，然后是输入电压、构建滤波器电路的IC等选择窗口。

由此通过几步。

可最终得到所需的滤波器电路图和电路的频域响应分析图。

在这一方法中，设计者只需选择输入设计指标，点击下一步进入下一选择窗口，就可得到最终结果，十分便捷。

快速设计适用于非专业的滤波器设计人员。

2、高级设计
在设计方法选择窗口选取高级设计后，进入高级设计窗口。

设计者可以在这一窗口内选择滤波器类型响应，输入设计指标，同时FilterCAD将把满足设计指标的传输函数各级联部分的系数显示在这一窗口内。

点击窗口左侧命令键(这一窗口的命令包括编辑电路文本、描绘电路的频域响应、时域响应、构建电路以及进行快速设计)可进入高级实现窗口。

在这一窗口，设计者可以选取集成电路类型(SC或是有源RC)、特定的集成电路(IC)、时钟频率(只是开关电容部分)，温度范围以及输入电压等，并可以通过点击窗口左侧的命令(这一窗口的命令包括犏辑电路文本、频域响应、时域响应、电路图、设计报告、重新设计、创建级联部分波形特性的窗口以及进行快速设计)得到设计电路图和频率响应分析图。

高级实现窗口还显示了传输函数各级联部分的实现形式，更详细的电路实现可参见帮助文件。

另外，在高级设计和高级实现窗口，设计者还可以检验滤波器的阶跃、脉冲或正弦输入的时域响应，描绘设计滤波器的各部分的输出，编辑电阻值。

快速设计／实现窗口不具备以上功能，但设计者可以在快速设计／实现窗口设计电路，在高级设计／实现窗口使用这些功能。

打印、展示设计报告则必须进入高级实现窗口。

3、用户设计
这一方法与高级设计类似，设计者要在设计方法选择窗口选择高级设计，在高级设汁窗口输入设计指标。

但不同的是设计者要在滤波器类型项选择用户设计选项。

用户设计可以使设计者在高级设计窗口调节滤波器传输函数的极、零点位置、Q值太小和滤波器组成部分的类型，在高级实现窗口选择LTC滤波器的集成电路。

另外设计者还可以编辑滤波器一阶、二阶级联部分的类型及其实现形式(mode 或OFT)。

4、反向设计
设计者可以在高级设计窗口通过用户设计方法输入虚拟的滤波器设计指标，在高级实现窗口选择恰当的LTC滤波器集成电路和其电路实现形式。

并在电路描
绘窗口编辑电路中的电阻值，使设计的电路符合设计要求。

设计者可以通过FilterCAD的分析工具进一步检验设计结果。

这四种方法中以第二种最为常用。

五、FilterPro
TI(德州仪器)提供的FilterPro基于Windows的在线软件设计工具，帮助设计者生成有源的高通和低通滤波器，通过使用运算放大器，电阻器和电容器减少不必要的信号频率。

高通功能使FilterPro支持差分滤波器电路以及贝塞尔，巴特沃斯或契比雪夫滤波器。

用户能够设计极点数从1到10的滤波器，并可以保存设计作为缺省配置。

用户也可以输入在低通滤波器每一级希望的电容值，或者让计算机自己选择，然后观看响应结果。

滤波器响应以图表形式显示，显示每个频率上的增益、相位和群延迟。

此外，“始终弹出”的窗口为设计者提供上下文敏感的帮助信息。

三种滤波器类型是：线性相位0.05°，线性相位0.5°和高斯分布12dB。

其它的特征包括可自定义的增益比例编缩放，完全的存储和加载能力，以及采用多输入格式的窗口，以及从表格输入数值。

六、FilterLab
FilterLab提供滤波电路原理图，并标有全部元件参数和显示频率响应曲线图。

可进行最多8阶的低通滤波器设计，在0.1Hz到10MHz的频带内观察Chebyshev, Bessel或Butterworth响应。

用户能选择一个平缓的通频带，或尖锐的转折(如最小波纹因子，拐点和线性相位延迟)。

一旦滤波器响应被确定，FilterLab生成频率响应和电路。

为得到最大的设计灵活性，可改变电容器的值来达到应用的需求，FilterLab将从新计算全部值来符合期望的响应。

FilterLab也可生成一个滤波器设计的SPICE模型，该模型允许在SPICE模拟中进行时域分析，简化设计进程。

其实低频的有源滤波器电路到是没什么复杂的，最麻烦的是计算，而此工具能很好的帮你解决计算问题，而且能直观地看到频率与相位特性。

设计实例：
设计指标：
1、通带衰减3dB
2、通带截止频率3KHz
3、阻带衰减60kB
4、阻带截止频率10KHz
设计流程：
1、首先运行软件FilterLab，然后在Filter菜单里面选择Design，此时设计窗口
出现；
2、然后再滤波器规格里，逼近函数里选中巴特沃斯，选择性里选低通；
3、再在滤波器参数里，通带衰减填－3dB，阻带衰减填－60dB，通带截止频率
填3KHz，阻带截止频率填10KHz；
4、最后选择一种电路模型，电路模型中的电容值可以改动，电阻值不可改。

5、最后点确定，可得滤波器阶数为6及设计结果。

如下：。