开关电容滤波器前置_后置滤波器的设计
滤波器设计PPT课件
滤波器
输出
开关电容滤波器（SCF）则直接在抽样信号下工作，不需经过 A/D、D/A变换，毫无疑问，就处理连续信号来说，这就是它比数字 滤波器优越之处。
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开关电容滤波器
有源双二阶滤波器
R1 Vi +-
R5
R2
C1
R4
-
+ A1
VBF
C2 +A2
R3 VLP
R3 + A3 -VLP
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C
1
iC (t) T C [v 1 (t) v 2 (t) ]R S C [v 1 (t) v 2 (t)]
RSC
TC C
1
CfC
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开关电容电路
开关电容能模拟成电阻，解决了模拟集成电路制造中的 一个关键问题。因为在集成电路制造过程中，电阻常常受 到容差和热漂移所困扰，而且要占据昂贵的芯片面积。
电容必然是可编程的。改变会在频谱图上使响应上移或 下移。另一方面，如果需要一个固定和稳定的特征频率 fCLK ，则可用一石英晶体振荡器来产生fCLK。
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开关电容滤波器
抽样数据系统——开关电容滤波器 开关电容滤波器（SCF）的输入和输出信号均为抽样信号。
连续
抗混叠
恢复
连续
输入
滤波器
SCF
S/H
H()
巴特沃思 贝塞尔
切比雪夫
/0
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4．滤波器的电路结构 无限增益多重反馈滤波器电路
Z2
Z5
Z1
Z4
-
A
+ Z3
（a）基本电路
C2
开关电源EMC滤波电路的设计
开关电源EMC滤波电路的设计为了满足电子设备对于电磁干扰的要求，开关电源需要通过EMC（电磁兼容性）滤波电路来减少电磁干扰的发生。
EMC滤波电路的设计是确保开关电源在正常工作时，尽量减少电磁干扰的传播。
EMC滤波电路通常可分为输入滤波和输出滤波两部分。
输入滤波主要用于抑制开关电源输入端的电磁干扰，输出滤波则用于抑制开关电源输出端的电磁干扰。
以下是一个1200字以上的关于开关电源EMC滤波电路设计的详细讨论。
首先，输入滤波电路的设计。
输入滤波电路的目的是通过使用不同类型的滤波器来抑制开关电源输入端的电磁干扰。
常见的输入滤波器包括：L型滤波器、π型滤波器和T型滤波器。
L型滤波器由一个电感和一个电容组成，电感用于抑制高频噪声，电容则用于抑制低频噪声。
设计L型滤波器时，需要根据开关电源的输入功率和频率要求选择电感和电容的数值。
通常情况下，电感的数值应根据输入电流的大小选择，而电容的数值应根据电源的额定电压选择。
π型滤波器是一种更复杂的输入滤波器，由两个电感和两个电容组成。
它的设计目的是在更广泛的频率范围内提供更好的噪声抑制。
π型滤波器与L型滤波器相似，但是通过在输入和输出之间添加一个额外的电感和电容，它可以更有效地抑制高频和低频噪声。
T型滤波器是一种用于高频噪声抑制的输入滤波器，通常用于开关电源中。
它由一个电感和两个电容组成。
T型滤波器与L型滤波器和π型滤波器相比，可以提供更高的噪声抑制。
接下来，是输出滤波电路的设计。
输出滤波电路的目的是降低开关电源输出端的电磁干扰。
常见的输出滤波器包括：LC型滤波器和RC型滤波器。
LC型滤波器由一个电感和一个电容组成。
它的设计目的是通过电感提供频率选择性的电流平滑，从而减少输出端的电磁干扰。
RC型滤波器由一个电阻和一个电容组成。
它主要用于抑制输出端的高频噪声。
在设计EMC滤波电路时，需要考虑开关电源的输入功率、频率和输出功率等参数。
此外，还需要注意滤波器元件的选取和放置，以确保它们能有效地减少电磁干扰的传播。
开关电容滤波器的设计
开关电容低通滤波器的设计原理分析为了滤除信号中掺杂的高频噪声，设计一种六阶级联式开关电容低通滤波器，以数据采样技术代替传统有源RC滤波器中的大电阻，有利于电路的大规模集成。
滤波器由双二阶子电路级联而成，电路中的电容值利用动态定标技术计算确定。
用Hspice进行仿真验证，结果表明：开关电容低通滤波器能较好地时信号进行整形，其频率特性符合设计指标。
滤波技术是信号分析和处理中的重要分支，它的作用是从接收到的信号中提取有用的信息，抑制或消除无用的或有害的干扰信号，有助于提高信号完整度和系统稳定性。
滤波器正是采用滤波技术的具有一定传输选择性的信号处理装置。
随着现代集成电路技术和MOS工艺的飞速发展，模拟集成滤波器的实现已经成为现代工业的一个重大课题，也是当今国际上的前沿课题。
传统的连续时间模拟滤波器采用有源RC结构，能够应用到较高的频率，但是电路中多采用大电容和大电阻，在集成电路制造时会占用大量的芯片面积。
在现代集成电路工艺中，很难得到精确的电阻值和电容值，而且电阻值随温度变化很大，精度只能达到30%。
1972年，美国科学家Fried发表了用开关和电容模拟电阻R的论文，由此开关电容技术成为模拟集成滤波器设计中常用的方法。
开关电容滤波器是由运算放大器、电容器和MOS开关组成的有源开关电容网络，以数据采样技术代替大电阻，减小了芯片的面积和功耗，且电路的极点和时间常数由电容的比值确定，可实现高精度的模拟集成滤波器。
本文设计一种开关电容低通滤波器，用于滤除有用信号中掺杂的高频噪声。
1 开关电容技术的原理图1中的开关电容等效电阻电路由两个独立的电压源V1、V2，两个受控开关S1、S2和电容C组成。
开关S1和S2受两相不交叠的时钟φ1和φ2控制，时钟频率均为fs。
在时钟φ1和φ2的控制下，两个开关周而复始地闭合与断开。
φ1闭合时，C充电到V1，φ2闭合时，C放电到V2，传输的总电荷为C(V1-V2)，流向V2的平均电流为：I=Qfs=C(V1-V2)*fs (1)根据欧姆定律，可知此开关电容电路的等效电阻(如图1(b)所示)为：Req=1/Cfs (2)利用开关电容等效电阻电路的最大优点是节省了硅片面积。
滤波器基本原理与设计方法
滤波器基本原理与设计方法滤波器作为电子领域中常用的电路元件，广泛应用于信号处理、通信系统、音频放大器等领域。
它的作用是通过选择性地通过或抑制特定频率的信号，将所需的频段从混杂的信号中分离出来或者抑制掉不需要的频率成分。
本文将详细介绍滤波器的基本原理和设计方法。
第一部分：滤波器基本原理在介绍滤波器的设计方法之前，我们需要了解一些基本的滤波器原理。
根据频率选择的特性可以将滤波器分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种类型。
1. 低通滤波器低通滤波器能够传递比截止频率低的信号频率，而抑制高于截止频率的信号频率。
在音频放大器中，低通滤波器可以用于去除高于人耳听觉范围的频率。
2. 高通滤波器高通滤波器与低通滤波器相反，能够传递比截止频率高的信号频率，而抑制低于截止频率的信号频率。
在通信系统中，高通滤波器可以用于去除直流偏置信号或者低频噪声。
3. 带通滤波器带通滤波器可以传递一定频率范围内的信号，而抑制其他频率的信号。
在无线通信系统中，带通滤波器常用于选择感兴趣的频率带宽，去除不需要的频率成分。
4. 带阻滤波器带阻滤波器与带通滤波器相反，能够抑制一定频率范围内的信号，而传递其他频率的信号。
在音频系统中，带阻滤波器可以用于去除特定频率的噪声或者干扰。
第二部分：滤波器设计方法滤波器的设计是根据具体的需求和性能指标进行的。
设计一个滤波器需要考虑以下几个方面：1. 频率响应滤波器的频率响应描述了在不同频率下的增益或衰减情况。
根据需求，选择合适的截止频率、通带和阻带范围等参数，设计滤波器的频率响应。
2. 滤波器类型根据具体的应用场景和需要，选择适合的滤波器类型。
例如，如果需要去除高于一定频率的信号，可以选择低通滤波器。
3. 滤波器阶数滤波器的阶数决定了其在截止频率附近的衰减率。
阶数越高，滤波器的性能越好，但相应的电路复杂度也会增加。
4. 滤波器响应特性根据不同的需求，选择所需的滤波器响应特性。
常见的有Butterworth响应、Chebyshev响应和椭圆形响应等。
开关电容滤波器的设计与应用
第 1 卷 第 1 期 2004 年 3 月邵阳学院学报( 自然科学版)Journal of Shaoyang University ( Natural Sciences)Vol. 1. No. 1 M ar. 2004文章编号: 1672- 7010( 2004) 01- 0026- 03开关电容滤波器的设计与应用宁华申( 隆回县第二中学, 湖南 隆回422200)摘要: 文章阐述了开关电容滤波器的结构与 工作原理, 并给出了 MAX7400~ MX7415 系列集成开关电容滤波器的 设计实例. 关键词: 开关电容; 滤波器; 巴特沃斯; 契比雪夫; 贝塞尔中图分类号: TN713+ 92 文献标识码: A1 引言开关电容滤波器是利用开关电容网络构成的滤波 器, 它的出现促进了有源滤波器的集成化. 随着集成电 路制造技术工艺水平的提高, 集成开关电容滤波器的 尺寸变得越来越小, 设计也越来越简单, 已大量应用于 通讯和其它数字化系统. 美国 MAX 公司最新推出的低 通开关电容滤波器系列产品 MAX7400~ MAX7415, 将滤 波的设计任务简化到仅仅是对时钟频率选择, 采用 8 脚 LMAX 封装, 尺寸仅为 3. 0mm @ 5mm, 并具有低功耗、低 噪声等特点. 适用于 DPA 转换器的后滤波及 DPA 转换 器的抗混叠.图 2 电容连接形式构的开关电容滤波器的二阶单元电路如图 1( b) 所示. 其基本单元是由积分器构成的. 如图 2( a) 、( b) 所示.图 1( a) 中滤波器的中心频率为:图 1 滤波器二阶单元电路f =1 2PR 6 R 5 1R 1 R 2 C 1 C 22 工作原理连续有源滤波器的通用二阶单元电路如图 1( a) 所 示, 它由 3 个运放, 7 个电阻和 2 个电容组成. 仿照该结收稿日期: 2003- 10- 21 Q 值为:作者简介: 宁华申( 1962-) , 男, 湖南 隆回人, 隆回县第二中学一级教师.R 6 R 5 R 2 C 2 第 1 期宁华申: 开关电容 滤波器的设计与应用27R 4 R 4 1+ +R 3 R 0 R 6 R 1 C 1Q = ( )1+R 5设图 1( a) 中: R 1 = R 2= R; C 1= C 2= C; R 5= R 6 = R; 则以上两式可简化为:1f = ( 1)器的类型. 从通带性质来分, 滤波器有四种基本类型: 低通滤波 器( LPF )、高通 滤波器 ( HPF) 、带 通滤 波器 ( BPF) 、带阻滤波器(HPE) . 此外, 在滤波器的设计中, 按 照不同的频域特性要求, 可又分为巴特沃斯型、契比雪 夫型、贝塞尔型和椭圆型. 巴特沃斯型要求传递函数 中, 分母采用巴特沃斯多项式, 这种滤波器输出幅度随 频率增高单调减小, 具有最平坦通带幅频特性, 因此又Q =12( 1+R 3R 4+)( 2)称最大平坦型. 贝塞尔型要求传递函数分母为贝塞尔 多项式, 这种滤波器通带边界下降较缓慢, 但其相频特 图 2( a) 为连续有源滤波器的标准积分电路, 其时 间常数取诀于无源器件 R 、C 输出与输入的关系为:性接近线性, 具有最佳的相位特性, 放又称为线性相位 型. 椭圆型滤波器的幅频特性在通带内都是波动的, 即 $VP$T = - V IN PRC( 3)过渡带最陡. 若传递函数分母采用契比雪夫多项式, 则为:由( 1) 式可得, 二阶连续有源滤波器的中心频率 为契比雪夫型, 其特点是通带增益有起伏( 纹波) , 因此 也叫纹波型, 这种滤波器与贝塞尔型和已特沃斯型滤 f o = 1P2 PRC( 4)波器相比通带边界下降较快, 与椭圆型滤波器相比通 图 2( b) 为反相型开关电容积分器, 它用两个模拟 开关 S 1、S 2 和一个电容 C 1 构成的开关电容网络替代了 标准积分器中的 R. 图 2( c) 中, 当开关 S 1 闭合时, 电容 带边界下降较快, 与椭圆型滤波器相比具有较平的通 带幅频特性.表 1 Maxi m 滤波器选择表C 1 被 V 1 充电; 当开关 S 2 闭合时, 电容 C 1 储存电荷为: 型 号 类 型 阶 数 截止频率 q c = C 1( V 1 - V O ) . 在一个周期内, 由输入端流向输出端 的平均电流为:I = qcPTc = C 1( V 1 - V o ) f CLK当输入时钟频率 f CLK 足够高时, 可以认为这个过程 是连续的, 好象是输入端与输出端存在一个等效电阻, 其值为: R eq = I/C 1f CLK 代入( 3) 式得:$VP$T = - V IN f CLK C 1PC 2如将 R eq 代入( 4) 式, 可得出二阶开关电容滤波器 的中心频率为: f o = f CLK C 1P2PC 2 ( 设图 1( b) 中, R 2= R 4) . 通过改变电容比值 C 1/ C 2 或时钟频率可控制滤波器中 心频率 f CLK 应大于信号的频率的 2 倍以上. 通常选择时 MAX7400 MAX7403 MAX7404 MAX7407 MAX7408 MAX7409 MAX7410 MAX7411 MAX7412 MAX7413 MAX7414 MAX7415椭圆 椭圆 椭圆 椭圆 椭圆 贝塞尔 巴特沃斯 椭圆 椭圆 贝塞尔 巴特沃期 椭圆8 8 8 8 5 5 5 5 5 5 5 51Hz~ 10kHz 1Hz~ 10kHz 1Hz~ 10kHz 1Hz~ 10kHz 1Hz~ 15kHz 1Hz~ 15kHz 1Hz~ 15kHz 1Hz~ 15kHz 1Hz~ 15kHz 1Hz~ 15kHz 1Hz~ 15kHz 1Hz~ 15kHz钟比( f CLK : f o ) 为 50: 1 或 100: 1, 当 f CLK : f o = 50: 1 时, C 2/ C 1 U8, 当 f CLK : f o = 100: 1 时, C 2/ C 1 U16.与连续有源滤波器相比, 开关电容滤波器可以提 供较稳定的中心频率 f o . 一般在集成电路中, 电容比值 的精确度可以控制在 0. 1% 以内, 改变电容比能够较精 确的控制中心频率 f 0 ; 在对滤波器中心频率要求较高的 场合, 可选用外部时钟控制方式, 如利用稳定的晶体振 荡器, 在时钟频率不是很高时, 可以获得稳定的外部时 钟, 从而精确、稳定地控制中心频率 f 0. 另外, 由于开关 电容滤波器实质上是将时间上连续的模拟信号离散 化, 因此输出波形不是很光滑, 图 2( b) 通过外加无源 RC 滤波可改善其输出特性. 另需注意的是: 由于开关的 影响, 系统会存在一定的噪声.3 滤波器的类型,表 1 为Maxim 公司推出的多种新型开关电容滤波 器, 它们分别为 8 阶、5 阶低通滤波器, 工作在 5V 或 3VJ 电源, 电流损耗仅 1. 2mA, 允许角频率为 1Hz~ 15Hz, 输 出失调电压为 ? 4V, 关断模式可将电流降至 0. 2mA, 时 钟比为 100: 1.该类电路具有两种时钟工作模式: 内部( 由外部电 容设置时钟频率) 和外部时钟模式( 用于精确控制角频 率的系统) . 失调调整引脚可以调整输出直流电平.通常高阶开关电容滤波器是由双二阶滤波器级联 实现的, 其结构比较简单, 但各单元因元件失配产生的 误差仅仅影响其本身的极/ 点, Q 值要求较高时, 滤波器 对各部分参数值的变化较敏感. Maxim 的开关电容滤彼 器采用带有加法器和比列器的积分器模拟无源阶梯滤 波器( 图 3) 设计方案, 将局部失配产生的误差分散到所28邵阳学院学报( 自然科学版)第 1 卷MAX7410/MAX7414 低通巴特沃斯型滤波器可提供 最大带内平坦度, 适用于要求通带内偏离直流增益较 小的仪器.低通椭圆型滤波器( 参见表 1) 具有较陡的过度带, MAX7411/MAX7412 在提供 37dB 的阻带抑制时能够保 证其过渡比为 1. 25, MAX7408/MAX7412 具有 53dB 的阻带抑制, 过渡比为 1. 6, 适用于窄带滤波器设计. 适用于 图 3 5 阶阶梯滤波网络DPA 转换器的后滤波及 am 转换器抗混叠, 典型应用如 图 4 所示.4 设计考虑选用Maxim 开关电容滤波器进行设计时, 其输入信 号幅度不要过小, 也不要过大, 以避免较大的失真与噪 声, 相应型号的数据手册提供了输入信号幅度与噪声图 4典型应用+ 失真的对应关系曲线图, 可作为设计参考. 选用外部 的时钟控制方式时, 一般用 40% 至 60% 占空比的时钟, 转角频率与时钟频率的关系为: f C = f CLK P100. 用内部时 钟方式时, 转角频率与外接电容成反比, 可参考有关型 号的数据手册进行设置. 应用电路如图 5 所示, 图中 COM 引脚用于设置共模输入电压, 内部分压电路将其 设置在电源电压的中心位置. OS 为失调调节输入引脚, 用于调整输出直流电平, 不需要调节时可直接将其接 到 COM 引脚, 这里 V OUT = (V IN - V COM ) + V OS , 式中 V COM 典型值为 V DD P2, ( V IN - V COM ) 经低通开关电容滤波器滤 波, V OS 叠加在输出级. 实际应用中应注意 V OS 、V COM 电压的有效范围, 调节过大会影响滤波器的动态范围.图 5 典型连接图MAC7409/MAX7413 贝塞尔型( Bessel) 滤波器输入 与输出间的延迟时间保持恒定, 与信号频率无关, 频率 响应具有较陡的下降沿, 建立时间较快. 多应用于多选 Maxim 该系列产品可采用单电源供电, 也可采用双 电源供电. 当需要用双电源供电时, 可将 COM 接到系统 端, 而 GND 脚接负电源, 其滤波器性能与单电源供电相 同.参考文献:开关与 A/ D 之间, 以消除混叠效应, 抑制输入信号频谱 中的杂散分量和串模干扰.[ 1]姜 威, 罗略军. 开 关电器 滤波 器的 应用[ M ] . 北 京: 国 外电子元器件杂志出版 社, 1999.。
开关电容滤波器详解
图 6 幅频响应曲线
2、在实际开关电路中输入幅值 100mv，频率分别为 500Hz，1kHz，5kHz 的的正弦波信号，
C4 20p
得到三个暂态响应如分别下图 7、图 8、图 9。
图 7
500Hz 时的暂态响应
图 8
1kHz 时的暂态响应
图 9
5kHz 的暂态响应
可以看到 500kHz 时， 输出信号幅值约为 100mv， 没有衰减。 1kHz 时， 输出信号幅值约为 700mv， 衰减了大约-3db。5kHz 时，输出信号的幅值只有 20mv 左右，衰减了很多。另外 5kHz 时可 以明显看到输出波形中有明显台阶， 这是因为在 100kHz 的开关频率下， 输入 5kHz 的正弦波， 则每个周期只包含 20 个台阶，所以看起来很明显，输入正弦波频率越低，则每个周期包含 的台阶数越多，看起来越不明显。注意以上的结果只是在一阶的情况下，如果将多个一阶滤 波器串联则可以得到高阶滤波器。这里将 4 个一阶滤波器串联，输入一个 1kHz 的方波验证 其滤波效果，如下图 10。v(3)~v(6)，分别是 1~4 阶滤波器的滤波输出，v(2)是输入的方波。 可以发现，滤波器的阶数越高，输出的波形越接近正弦波。
图 10
正弦波滤波效果验证
四、感想 通过此次作业我学会了写电路网表、使用 hspice，复习了开关电容的相关知识，增进了 对电路的理解。在不断修改电路参数的过程中，我体会到了模拟电路设计中的魅力 ----在不 断取舍中获取最佳的效果。例如开关如果采用传输门的形式它的导通电阻会比单个 nmos 管 小很多，且宽长比越大，导通电阻越小，但是这会带来更大的寄生电容，且后者对电路的影 响更大。因此在反复实验后我选择了最小宽长比的 nmos 作为开关。同样，如果取开关的工 作频率越高，每个正弦波周期里包含的台阶也会越多，但过高的开关频率，对 nmos 管的开 关速度带来了考验，因此最后折衷选取了 100kHz 的开关频率。
滤波器的设计ppt课件
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式（7.13）表明相位的群时延是最平坦 函数。
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7.3 滤波器的变换
7.3.1 阻抗变换
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7.3.2 频率变换
将归一化频率变换为实际频率，相当 于变换原型中的电感和电容值。
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通过频率变换，不仅可以将低通滤波器 原型变换为低通滤波器，而且可以将低通 滤波器原型变换为高通滤波器、带通滤波 器和带阻滤波器。下面分别加以讨论。
3. 低通滤波器原型
切比雪夫低通滤波器原型假定源阻抗
为1Ω，截止频率为ωc=1。
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图7.7 切比雪夫滤波器衰减随频率变化的对应关系
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7.2.3 椭圆函数低通滤波器原型
最平坦响应和等波纹响应两者在阻带 内都有单调上升的衰减。
将低通滤波器原型变换为高通滤波器，
在高通滤波器中需要用－ωc/ω代替低通 滤波器原型中的ω，ωc为高通滤波器的截 止频率，即
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图7.11 低通滤波器原型到高通滤波器的频率变换
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3. 低通滤波器原型变换为带通和带阻滤波
器
低通滤波器原型也能变换到带通和带 阻滤波器响应的情形。
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7.1
滤波器的类型
7.2 用插入损耗法设计低通滤波器原型
7.3
滤波器的变换
7.4
短截线滤波器的实现
7.5
阶梯阻抗低通滤波器
7.6
耦合微带线滤波器
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7.1 滤波器的类型
滤波器有低通滤波器、高通滤波器、 带通滤波器和带阻滤波器4种基本类型。
开关电容滤波器设计
开关电容滤波器(Switched Capacitor Filter)1.简介开关电容滤波器是由MOS开关、MOS电容和MOS运算放大器构成的一种大规模集成电路滤波器。
开关电容滤波器可直接处理模拟信号，而不必像数字滤波器那样需要A/D、D/A变换，简化了电路设计，提高了系统的可靠性。
此外，由于MOS器件在速度、集成度、相对精度控制和微功耗等方面都有独特的优势，为开关电容滤波器电路的迅猛发展提供了很好的条件。
2.基本原理SCF电路的实质是采样数据系统，它直接处理模拟连续信号。
与数字滤波器相比，省去了A/D、D/A装置，这也是SCF能很快进入应用的原因之一。
因此，SCF虽然在离散域工作，但仍属模拟滤波器之列。
各类SCF的设想主要起因于流过电阻器与开关电容的电荷相同。
这一点是很自然的，有源RC滤波技术已有效地取代了电感器，开关电容技术首先的设想当然是试图用开关电容(SC)来取代电阻器。
开关电容滤波器的基本原理是，电路的两节点间接有带高速开关的电容器，其效果相当于该两节点间连接一个电阻。
传递函数为q=C1v I显然，影响滤波器频率响应的时间常数取决于时钟周期T C和电容比值C2/C1，而与电容的绝对值无关。
(1)当时钟频率一定时，开关电容滤波器的特性仅取决于电容的比值。
由于采用了MOS工艺，这种电容的比值精度可达0.01％，并且具有良好的温度稳定性。
(2)当电路结构确定之后（电容固化在器件内部），开关电容滤波器的特性仅与时钟频率有关，改变时钟频率即可改变其滤波器特性。
这样，只要选用合适的时钟频率（如fc=100kHz），和不太大的电容比值（如10），对于低频率应用来说，就可获得合适的时间常数（如10–4s）。
3.工艺实现3.1基本单元开关电容滤波器是由MOS开关、MOS电容和MOS运算放大器构成的一种大规模集成电路滤波器，其整体结构简单、制造简易、价廉，性能较好，大有取代一般滤波器的趋势。
(a)有源RC积分器(b)开关电容积分器(c)两相时钟(d)在φ 为高电平时，V1向C1充电(e)在φ2为高电平时，C1向C2放电在图b中，用一个接地电容C1和用作开关的源、漏极可互换的增强型MOS三极管T1、T2来代替输入电阻R1（注意此处T1、T2用的是简化符号）。
开关电容(SC)滤波器设计和应用
而 电流 为 ：ｉ （） Ｃ ｔ ／ Ｃ Ｃ ｖ （） ２ｔ ］ Ｔ ，可见 基本 开关 电容 ｃ ｔ ＝Ａｑ （） Ｔ ＝ ［１ｔ ｖ （） ／ ｃ 单元 可 以等效为 一个 电阻Ｒ ｃＣ ￣Ｔ／ ，其优 点是在集 成 电路 中可 以用很 小的 芯
关键词 ： 模拟 滤波器：开关 电容 ；音频滤波器 中图分类号 ：Ｔ ７ 文献标识码 ：Ａ 文章编 号：１ ７ － ７ ９ ２ １ ）０ １ ０ ０ ０ Ｎ １ ５ ７（０ ０ ７ ０ ５ － １ ６
在信 号 处理 中 ，滤 波 器 占有 十 分 重要 的地位 ，它对 实 际 信 号进 行 过 滤 ，提取 有效 信号 、抑 制干 扰噪 声 。模拟 滤波 器应 用 于各种 模拟 信 号处理
简化了开关电容电路的分析和设计 。
２开 关电窖 （ ＣＪ Ｓ 滤波器 的设 计
ｌ
Ｒ１
在模拟 电路 中经 常涉 及到 电路 的频率 特性 、延 时特 性等 ，这些 电路 性 能与 电路 的 时间 常数有 关 ，这些 时 间常数 多 由 电路 中 的元件 参 数 电感 、 电 阻、 电容 来确 定 。在模拟 集 成 电路 中，制 作 电感是 困难 的 ，所 以多采 用 电
图１ 基本 开关 电容单 元
语音信 号 以外 的各 种杂 波 。５ｔ 抑制 滤波 器 是话 路滤 波器 组成 部 分之 一 ， ０ｚ ｔ 亦称 ５Ｈ 陷波器 。它采 用 由加法 器和 积分 器 构成 的状 态变 量滤 波器 结构 ， ０ｚ 可 以用 来 抑制 电源 的干 扰 。 由于 陷波 频 率低 ，要 求很 大 的时 间常 数 。为节 省芯 片面 积 ，采用 开关 电容 技术 实 现 。图４ ａ所 示是 ５Ｈ 抑制 滤波 器 的有 （） ０ｚ 源 Ｒ原 型 电路， 图４ｂ所 示是 其对应 的 开关 电容滤 波器 电路 。 ｃ （）
开关电容滤波器前置_后置滤波器的设计
上不连续，而且还在频域上增添了新的高频成分。 因此，要通 过适当的后置滤波，重建所需的波形。
收 稿 日 期 ：2011-04-06
稿 件 编 号 ：201104020
值得指出的是，为了实际应用的方便，开关电容滤波器
作者简介：赵天成（1989—），男，吉林洮南人。 研究方向：地理信息系统与信号处理。
－143－
值得说明的是，以上的衰减量相当于信噪比为 1 时的情
况。 如果预先了解输入信号的信噪比，可以相应地减小衰减量。
1.1.3 转角频率的确定
来确定所需的转角频率 fpre，即保证：
≥ ≥ log
fST fpre
·Ca>A
（5）
其中，Ca 为滤波器每 10 倍频程的衰减系数。 解上式得
《电子设计工程》2011 年第 12 期
的前、后置滤波器应由模拟滤波器来承担，以避免重复产生 前面的问题。 若非如此，则可能在应用中产生一些不必要的 困 扰[5]。
考虑到上述因素，可将开关电容滤波器的一般应用模式 归结为图 2[6]。 下面对有关问题作进一步的讨论。
图 2 开关电容滤波器的应用模式 Fig. 2 Application mode of switched-capacitor filter
频率成分的衰减程度。
实际设计时，先定衰减量 A，再定转角频率 fpre。 1.1.2 衰减量的确定
以数据采集系统 为 例 ， 对 于 某 个超 出 fST 的 频率 成 分 fin， 前置滤波器必须对它进行足够的衰减，才能保证它不再对数
据采集系统形成明显的干扰。 严格时，应将它衰减到开关电
容滤波器的残余噪声水平。 一般也应将之降至与 A/D 转换器
第 19 卷 第 12 期 Vol.19 No.12
滤波器的设计流程与步骤
滤波器的设计流程与步骤滤波器是一种电子器件或电路，用于改变信号的频率特性。
在电子领域，滤波器被广泛应用于信号处理、通信系统、音频设备等方面。
设计一个滤波器需要遵循一定的流程与步骤，本文将介绍滤波器设计的一般流程，并详细探讨每个步骤的具体内容。
第一步：需求分析在滤波器设计之前，首先需要明确设计滤波器的需求。
这包括确定滤波器的类型（如低通、高通、带通、带阻等），频率范围、阻带衰减要求、插入损耗限制等。
需求分析阶段的目标是明确设计滤波器所需的功能和性能规格。
第二步：选择滤波器结构根据需求分析的结果，根据不同的滤波器类型和频率范围，选择适合的滤波器结构。
常见的滤波器结构包括RC滤波器、LC滤波器、激励响应滤波器、数字滤波器等。
选择滤波器结构时需要综合考虑设计的难度、性能指标和实际应用需求。
第三步：确定滤波器规格在选择滤波器结构后，需要进一步确定滤波器的规格。
这包括确定滤波器的阶数、各个截止频率的具体数值、通带和阻带的设定等。
可以利用相关的数学模型、理论计算或者实验手段来确定滤波器规格。
第四步：设计滤波器设计滤波器是滤波器设计流程的核心步骤。
根据滤波器的结构和规格，运用电路理论、数学模型等手段进行滤波器的具体设计。
这包括计算和选择滤波器元件的数值、确定元件的合适布局和连接方式，以及优化设计，以满足设计要求。
第五步：仿真与分析在设计完成后，进行滤波器的仿真和分析是十分重要的。
这可以通过使用模拟电路仿真软件、信号处理工具等进行。
通过仿真结果，可以评估滤波器的性能是否满足设计要求，并进行必要的调整和优化。
第六步：原型制作与测试设计完成后，需要制作滤波器的实际原型，并进行测试和验证。
这可以通过PCB设计和制作、元器件的选取和组装等方式完成。
通过实际测试，可以验证滤波器的性能指标，并进行必要的调整和改进。
第七步：性能验证与优化通过对原型滤波器的测试结果进行分析和评估，可以判断滤波器是否满足设计要求。
若不满足，则需要针对具体问题进行调整和优化。
开关电容滤波器的设计与应用研究
应用 于 电力 线 路 信 号 的 传输 ， 传 输 的 信 号 频 率 范 围 分 别 为 ４ ．＿ ６ Ｈ ，４８ １ｋ ｚ １８ ＿ ６ Ｈ ， 此需 要 将 电力 线 路 上 的低 所 ８ ＋ ｋ ｚ６ ．＋ ６ Ｈ 和 ０ ． １ｋ ｚ 因 ６１ ２ ＋
频 噪声 滤 除 ， 时 还需 要 考 虑 将 不 可 知 的高 频 噪 声 信号 滤 除 。为 了满 足 这样 的条 件 ， 选 择 了 带通 滤 波 器 。常 用 的 滤 波器 型 号 有 三 同 就 种 ： 比雪 夫 （ ｈ ｂ ｓ ｅ ） 切 Ｃ ｅ ｙ ｈ ｖ 滤波 器 、 巴特 沃思 （ ｕｔｒ ｏ ｈ 滤 波 器 、 圆函 数 （ ｌｐｉ Ｆ ｎ ｔ ｎ 滤 波 器 。由 于 电力 线 通 常所 接 触 的 周 围 Ｂｔ ｗｒ ） ｅ ｔ 椭 Ｅｌ ｔ ｕ ｃｉ ） ｉ ｃ ｏ 环 境 比较 复杂 ， 噪声 源 很 多 ， 以往 往 电力 线 上 的 噪 声 能 量 很 高 ； 其 是 在 低 频 部 分 ， 噪 声 能 量 通 常 可 以 比信 号能 量 大 很 多 倍 ． 所 尤 其 这 种 情 况 也是 很 常 见 的 。因此 考 虑 到 电 力 线路 通 讯 中的 信 号与 噪声 特 性 ， 就 要 求所 设 这 一
摘要 ： 可编 程 开 关 电容 滤 波 器 具有 高灵敏 度 、 作性 强 、 高 的 可 靠性 和 高精 密度 等 特 点 ， 于 实际应 用具 有 重要 研 究意 义 该 文首 操 较 对
先从“ 开关 电 容 滤波 器类 型 的 选择 及 实现 、 可编 程 开 关 电 容 带 通 滤 波 器 的 实现 、 算放 大 器 的设 计 、 件设 计 总体 结 构 ” 个 方 面论 运 软 四
理 论 上还 是 实 际应 用 ， 编 程 开关 电容 滤 波 器具 有 重 要 意义 可
滤波器参数设计(修正版)
LCL，C参数设计一．交流侧LCL：1.系统参数：额定功率：10KW;额定线电压：380V;电网频率：50HZ开关频率：10KHZ；直流侧电压范围：600-800V2.滤波器设计：（一）逆变器桥侧电感设计：（1）初始值设计[1][2][3]：基于假设条件：在开关频率处，电容阻抗忽略不计，但是谐波存在。
在开关频率处，逆变器只看的阻抗，所以电流纹波的增加只与的值有关。
另外，必须承受高频电流而只需承受电网频率电流。
其中是前项自导纳，是前项导纳。
令，谐振频率为，对于七段式SVPWM，电感纹波电流为[6]：其中m为调制比。
SVPWM调制比定义为：（为相电压峰值，为直流侧电压）。
为避免过调制，合成矢量最大值为六边形内切圆半径，因此调制比m≤0.866，此时≥539V；当直流侧电压为800V时，m=0.583。
考虑直流侧电压范围在：538.9V-800V时，调制比m的范围是：0.583≤m≤0.866.(600V对应调制比m=0.778) 当考虑三相电网电压波动为20%时，范围是：248.9V—373.4V，此时调制比范围是：0.467≤m≤0.866（如果为373.4V且直流侧电压为600V时，调制比为0.933。
当调制比为0.866时，直流侧最低电压为646.7V）当m=0.5时，纹波电流取得最大值，且为（为直流侧额定电压，为开关周期，为逆变桥侧电感）。
一般情况下，纹波电流为15%~25%的额定电流。
在LCL滤波器中，可允许电流纹波最大值对逆变桥侧的电感L的体积大小和成本有很大的影响。
电流纹波意味着对磁芯材料的和尺寸厚度选择来避免磁饱和以及减少因线圈和磁芯损耗而产生的热量。
然而，电流和电压的限制条件之间的取舍还不清楚，但是电流纹波最大值受到IGBT额定电流和IGBT散热所限制，而最小纹波电流受到直流侧电压和IGBT额定电压限制。
[3]因此，考虑IGBT最大发热情况，选择最大纹波电流为25%额定电流。
即。
电感有最小值=1.8mH（2）电感值修正[3]：由上面算出来的电感是基于假设条件得出，如果开关频率较低，即谐振频率和开关频率特别接近时，需要修正。
大功率开关滤波器组件的设计
大功率开关滤波器组件的设计在电力系统中，各种电力设备（如变频器、整流装置等）会引入电力网中的谐波干扰，这些谐波干扰会影响电力系统的稳定运行以及对其他设备的干扰。
因此，为了确保电力系统的正常运行，需要引入滤波器装置对谐波进行抑制。
大功率开关滤波器组件是滤波器装置的一种，它包括一个滤波器电抗器和一个大功率开关。
滤波器电抗器通过滤波器电容器和电抗线圈的组合来实现对谐波的抑制，而大功率开关则通过开关装置来实现对电力系统中的谐波进行控制。
这种组合既能满足高功率电力系统的需求，又能保证电力系统的稳定运行。
在设计大功率开关滤波器组件时，需要考虑以下几个方面：1.频率范围：不同的电力设备会引入不同频率的谐波干扰，因此需要确定大功率开关滤波器组件所需抑制的谐波频率范围。
2.抑制效果：根据电力系统的需求，需要确定大功率开关滤波器组件对谐波的抑制效果。
通常要求滤波器组件在特定频率范围内的谐波抑制效果不低于一定的衰减值。
3.功率要求：根据实际应用需求，需要确定大功率开关滤波器组件的额定功率。
这个功率要求将决定滤波器电抗器和大功率开关的额定参数。
4.散热设计：大功率开关滤波器组件的工作会产生一定的热量，因此需要合理设计散热系统，确保组件的稳定运行。
5.电气安全：大功率开关滤波器组件需要通过严格的电气安全测试，以确保其满足相关的安全标准和规范。
在设计大功率开关滤波器组件时，需要考虑以上因素，并综合考虑电力系统的实际需求进行设计和优化。
通过合理的设计，可以实现对电力系统中的谐波进行有效抑制，提高电力系统的稳定性和可靠性。
同时，还可以降低电力设备对电力网的干扰，确保电力系统正常运行，提高电力质量。
开关电容滤波器
3.1.4电容滤波器应用实例
部分单片滤波器型号和生产厂家
单片滤波器型号
结构与功能
生产厂家
MF10
双2阶通用开关电容滤波器（SCF）
National S关电容单元
串联开关电容单元
一阶低通滤波器
Uo以阶梯波向Um逼近
一阶低通滤波器的时间常数
SCF的特点
MOS集成技术能使SC接近于理想时间常数。Uo的跳变以及时间常数只取决于电容比值，而与绝对值无关 决定开关电容电路的本质行为是各个电容器中的电荷转移。
MAX26X系列
可编程通用SCF（带微处理机接口）
Maxim
UAF42458
有源滤波器（100KHz）FIR（Finite Impulse Response）滤波器
Burr Brown NCR
74HCT297
数字锁相环滤波器
Philips
AD896
可编程Bessel滤波器
Analog
ML2110
双 2阶通用 SCF
小结
精密检波电路 精密半波检波电路的电路组成，工作原理； 几种全波电路，各自的优缺点。 鉴相电路： 几种鉴相电路，各自的特点，测量范围；
小结
积分器： 积分器的工作原理（推导、计算），积分器的误差分析（积分漂移）； 电压比较器的特性分析，画传递函数特性曲线，求比较点，根据输入画输出波形等。
Micro Linear
SCF(开关电容滤波器)的特点使用电容和模拟开关代替电阻，通过调整频率来调整电阻值的变化。 SCF的兴起，对滤波器的生产和设计都带来了革命性的变化。各种程控的、高性能的滤波器层出不穷。 SCF的设计可以用专门的软件，也可设计成智能化的、调节方便的特色滤波器电路。
开关电容滤波器实验
实验四 开关电容滤波器实验一、实验目的 1、熟悉及掌握集成开关电容滤波器的构成原理及应用 2、掌握滤波器的滤波特性 二、实验原理及电路1、集成滤波器MF10芯片简介集成滤波器MF10芯片内部框图及其引脚图如图10-1所示开关电容集成滤波器MF10是一种通用型开关电容滤波器集成电路，依外部接法不同，可实现低通、高通、带通、带阻和全通等滤波特性。
开关电容集成滤波器无需外接决定滤波频率的电阻和电容，其滤波频率仅由输入时钟clk f 决定，通常时钟频率clk f 应高于信号频率的50倍或100倍。
其内部集成了两组MF5，两个MF5既可分别构成两个独立的二阶开关电容滤波器，又可级联成四阶开关电容滤波器。
其内部框图及引脚图如图10-1所示，第4（17）脚为内部运放反相输入端A INV （B INV ）；第5（16）脚为求和输入端SIA （SIB ）；第1（20）脚为低通输出端LPA （LPB ）；第2（19）脚为带通输出端B PA （B PB ）；第3（18）脚为带阻/全通/高通输出端)HPB /AP /N (HPA /AP /N ，第10（11）脚为时钟输入端)CLKB (CLKA ；图10-1MF10内部框图及引脚图第12脚用于设定时钟频率clk f 与滤波器的频率0f 的比值；当第12脚接高电平时，500=f f clk ，则500clk f f =；接地时，1000=f f clk ，则1000clk ff =；只要在时钟输入端)CLKB (CLKA 控制输入的时钟频率，就可以改变滤波频率，这样可以实现滤波频率的数字控制。
滤波器的Q 值通过外接电阻设定。
2、电路说明实验电路原理图如图10-2所示。
短接1J 的1-2，2J 的1-2，3J 的2-3，4J 的1-2时，则构成二阶低通滤波器； 短接1J 的1-2，2J 的1-2，3J 的2-3，4J 的4-5时，则构成二阶高通滤波器； 短接1J 的1-2，2J 的1-2，3J 的2-3，4J 的2-3时，则构成二阶带通滤波器； 短接1J 的2-3，2J 的1-2，3J 的1-2，4J 的4-5时，则构成二阶带阻滤波器； 短接1J三、实验设备1、测控电路（二）实验挂箱2、函数信号发生器3、虚拟示波器 四、实验内容及步骤 1、测控电路(二)实验挂箱接入5V ±直流电源；2、时钟信号的观察把“U10 开关电容滤波器”单元的“时钟信号”端接入示波器，观察时钟信号的波形； 3、调节信号发生器，使之输出正弦信号，接入输入端，输出端接示波器，按照前面“电路说明”部分，通过切换短路帽分别接成低通、高通、带通、带阻、全通滤波器，用虚拟示波器同时观察输入信号与输出信号，改变输入信号的频率，记录输出信号的幅度及相位随输入信号频率变化的情况。
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图 1 开关电容滤波器的典型结构 Fig. 1 Typical structure of a switched-capacitor filter
1 开关电容滤波器的特征
显然，对开关电容滤波器自身而言，也存在一个抗混迭 的问题，因此必须在开关电容滤波器之前对输入信号进行前
开 关 电 容 滤 波 器 是 一 种 以 电 荷 转 移 原 理 为 基 础 的 滤 波 fclk=Nfc，一般 N 为 100 或 50。 这样频率为 fin 的模拟输入信号，
元件，与传统的模拟滤波器相比，它具有易于生产、便于使用 经过开关电容滤波器的处理后，变成了离散的抽样序列。
等优 点 ，在 各种 测 试 系统 中 的 应用 日 益 广泛[1-4]。
fpre<
1
A
·fST
（6）
10 Ca
结 合 式 （3）综 合 考 虑 ，有
fc<fpre<
1
A
·fST
（7）
10 Ca
以 四 阶 巴 特 沃 思 低 通 滤 波 器 为 例 ， 其 衰 减 系 数 Ca 为 每
赵天成，等 开关电容滤波器前置、后置滤波器的设计
10 倍频 程 80 dB。 对 于一 个 12 位 的数 据 采 集 系 统 和 fclk=50fc 的 开 关 电 容 滤 波 器 ，取 总 衰 减 量 A 为 74 dB，D 为 4，则 由 式
另一方面， 开关电容滤波器本身也是一种采样系统，其
输入信号的最高频率要受到采样定理的限制，其输出则是台
阶状的离散时间信号。 通常都要求为开关电容滤波器配置适
当的前、后置滤波器，以解决抗混迭和重建的问题，但对前、
后置滤波器的设计准则和过程则缺少系统的分析和说明。 为此，笔者以数据采集系统中的抗混迭滤波为例，讨论
电容滤波器产生混迭输出的起始频率。 物理意义上，上式的
前一部分保证不对有用信号造成损失，后一部分则阻止任何
可能产生混迭的成分通过。
对于实际滤波器，由于衰减系数有限，因此在设计实际
的前置低通滤波器 时 ， 需 要考 虑 2 个 指标∶转 角 频率 fpre 和 衰 减量 A。 前者确定被阻止信号的频率范围，后者确定对这些
值得说明的是，以上的衰减量相当于信噪比为 1 时的情
况。 如果预先了解输入信号的信噪比，可以相应地减小衰减量。
1.1.3 转角频率的确定
确定前置滤波器的衰减量之后，可根据所选前置滤波器
的衰减系数来确定所需的转角频率 fpre，即保证：
≥ ≥ log
fST fpre
·Ca>A
（5）
其中，Ca 为滤波器每 10 倍频程的衰减系数。 解上式得
中图分类号： TN713
文献标识码： A
文 章 编 号 ：1674－6236（2011 ）12-0143-04
Design of pre-filter and post-filter for switched capacitor filters
ZHAO Tian-cheng1， ZHAO Ying-jun2 （1.School of Remote Sensing and Information Engineering，Wuhan University， Wuhan 430079， China； 2. School of Mechanical Science and Engineering， Huazhong University of Science & Technology，Wuhan 430074， China）
此，在设计开关电容滤波器的前置滤波器时，只需考虑混迭
后会落入开关电容滤波器通带之内的那些频率成分。
为简化讨论，这里仅考虑时钟基频以内的情形。 以一个
fclk=Nfc 的低通开关电容滤波器为例， 通过简单的分析不 难 得 知:在理想状态下，只有那些高于 fST=（N-1）fc 的 输 入 频率 所 产 生的混迭才会落在开关电容滤波器的通带之内形成有效输
图 1 是一个开关电容滤波器的典型结构。 在这个开关电 置滤波，以限制输入信号的最高频率。
容滤波器中，除了输入、输出端外，还有一个时钟输入端，为
开关电容滤波器的输出是一连串的台阶，它不仅在时域
之提 供 频 率为 fclk 的 采 样脉 冲 。 这 个 时 钟 频 率 fclk 与 开 关 电 容 滤 波 器 的 中 心 频 率 或 转 角 频 率 fc 存 在 一 定 的 对 应 关 系 ， 即
f a=|N f s-f i n|
（1）
开 关 电 容 滤 波 器 产 生 混 迭 的 情 况 和 式 （1）有 所 不 同 ，并
非 所 有 高 于 1/2 fclk 的 输 入 频 率 所 产 生 的 混 迭 都 能 形 成 有 效 的输出。 当混迭后的频率位于开关电容滤波器的通带之外
时，便为开关电容滤波器所衰减，其影响可以忽略不指标
前置滤波的作用主要是限制开关电容滤波器输入信号
的最高频率。 理想状态下，这种前置低通滤波器的设计参数
只 有 一 个 ，即 低 通 滤 波 器 的 转 角 频 率 fpre。 但 是 ，在 确 定 fpre 之 前，首先应该明确所需去除的频率成分。
对一般的采样系统，若其 采 样 频率 为 fs，输 入信 号 频 率为 fin，当 fin≥1/2 fs 时，则会产生混迭，混迭后的频率 fa 可 用 式 （1） 计算，其中 N 取大于 0 自然数。
的量化噪声相当的水平。
理想情况下，A/D 转换器的量化噪声信噪比为[7]
SNR=6.02n+1.76（dB）
（4）
其中，n 为数据采集系统的分辨率。
表 1 给 出 了 典 型 A/D 转 换 器 的 分 辨 率 与 量 化 噪 声 的 信
噪比，它们可以作为确定前置滤波器阻带衰减量的参考。 例
如，对 一 个 12 位的 A/D 转 换 器，就 必 须 使前 置 滤 波器 的 衰 减
（2）
其中，D 为 反 映开 关 电 容滤 波 器 衰减 特 性 的系 数 ， 一 般
取 2～4。
这样 ，在 理 想 状 态 下 ，前 置 滤 波 器 转 角 频 率 fpre 只 要 满 足 以下条件即可∶
－144－
fc<fpre<fST
（3）
其中 ， fc 为 开 关 电 容 滤 波 器 设 定 的 转 角 频 率 ， fST 为 开 关
出（如图 3 所示）。 这时，只需用前置滤波器来滤除输入信号
中所有高于起始频率 fst 的成分即可。
图 3 开关电容滤波器中的混迭 Fig. 3 Aliasing in a switched-capacitor filter
考虑到实际开关电容滤波器有限的衰减系数，起始频率
fST 可按下式选取∶
f S T= （ N - D ） f c
摘要： 如何为开关电容滤波器（SCF）合理配置前置、后置滤波器，一直缺少系统的分析和说明。 在研究 SCF 工作特性
的基础上，提出了 SCF 前置、后置滤波器的设计方法。SFC 前置、后置滤波器的主要设计参数是转角频率和衰减量。 设
计时，先根据系统要求确定衰减量，再根据选定的滤波器结构的衰减系数确定转角频率。 用此方法，结合 12 位数据采
上不连续，而且还在频域上增添了新的高频成分。 因此，要通 过适当的后置滤波，重建所需的波形。
收 稿 日 期 ：2011-04-06
稿 件 编 号 ：201104020
值得指出的是，为了实际应用的方便，开关电容滤波器
作者简介：赵天成（1989—），男，吉林洮南人。 研究方向：地理信息系统与信号处理。
－143－
量 A>74 dB。
表1 A/D转换器的分辨率与信噪比 Tab.1 Resolution and S/N of signal-to-noise ratio of A/D
converters
分 辨 率 /bit 8 10 12 14 16
信 噪 比 /dB 49.92 61.96 74 86.04 98.08
Abstract: For a switched-capacitor filter （SCF）， it is important to configure its pre-filter and post-filter properly. There is a lack of systematic analysis and description for the problem. Based on the analysis of characteristics of SCF ， a design method of pre-filter and post-filter for SCF was presented. Two design parameters of pre-filter and post-filter for SCF are cut-off frequency and attenuation. In designing a pre-filter or a post-filter， its attenuation should be determined according to system requirements first， and then its cut-off frequency should be determined according to the attenuation coefficient of a given filter structure. In this way， a programmable low-pass filter based on a MAX295 was designed for a 12-bit data acquisition system. The results show that the pre-filter and post-filter of the MAX295 could cover cut-off frequency range from 10Hz to 50kHz with 4 different cut-off frequencies， keeping minimum attenuation -74dB and -10dB respectively. Key words: switched-capacitor filter （SCF）； pre-filter； post-filter； anti-aliasing； reconstruction； MAX295