max274是包含四个互相独立的二阶滤波单元的高效和集成芯片。通过调整外接的几个电阻,可以组成各种高阶有源低通、高通、带通滤波器,如butterworth、chebyshev、bessel和椭圆函数型等。
采用max274/275芯片设计高阶的带通滤波器,对于相同设计指标,chebyshev和椭圆函数型滤波器,所需二阶节数少于butterworth、bessel型。max274不支持椭圆函数型带通滤波器结构,所以,我们选择设计了高阶chebyshev带通滤波器结构。
根据maxim提供的滤波单元原理图,我们可以先求出所需滤波器的频谱(幅度谱)表达式,计算出滤波单元的传输函数,然后再通过调整滤波器的口若悬河质因数q、增益g和带通滤波器的中心频率w0,用实际滤波器的频谱来似合所需的频谱。图1是二阶滤波单元
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图1中,生个滤波单元外接四个电阻r1、r2、r3、r4,其余元件封装在芯片内,并有准确参数。每个滤波单元有五个外接管脚,分别为输入(in)、带通输入(bpi)、带通输出(bpo)、带通输入(lpi)和低通输出(lpo)。在作带通滤波器用时,ui为输入,uo为输出。
下面,我们具体分析一下此电路在作带通滤波器-
时的原理及应用:
经分析可知:
求解得滤波单元的传输函数h(s):
为确保系统的稳定性,传输函数的极点应在s域的负平面内。因为希望得到的是带通滤波器,所以它的两个极点应该是共轭极点。不妨设它的两个极点为:
带通滤波器幅度谱最大值对应的w值即为中心角频率w0;要使|h(w)|取得最大值,只需分母最小。显然,当w=w0时,分母最小,|h(w)|取最大值,取w0是带通滤波器的中心角频率。
将w0带入|h(w)|得:|h(w0)|=a/2a,好为滤波器的增益g。
求为带宽。解得:
由以上推导公式可知:当带通滤波器的中心角频率w0一定时,r2、r4都唯一地确定下来了,并且q值决定于r3;而系统增益g为r3与r1的比值。这样,四个外接电阻与三个系统参数w0、q、g之间的关系也就确定了。我们只需要通过改变w0、q、g这三个参数,就可以得到所需要的幅度谱。
来源:电子工程师