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基于MAX274的有源带通滤波器设计(3)

北极星电力网技术频道    作者:周俊 刘立柱 金俊利   2004/2/4 0:00:00   

 关键词:  MAX274 有源滤波器 二阶节

  在高w0和低q值时,如电阻大于5kω,应将fc接至gnd;电阻小于5kω,将fc接至v+。对于w0低4mω。从max274所提供的设计指标可知,若根据计算采用阻值大于4mω的外接电阻时,寄生电容的影响会明显地表现出来,将造成过大的f0/q误差。因此,在fc已经至v-管脚而计算出的电阻值依然大于4mω的情况下,可以使用t型网络反馈结构来降低大于4mω的电阻阻值,这样能够有效地降低寄生电容的影响。就是说,当r大于4mω,需要给它增加两个电阻,用t型网络将它们分压变换成小电阻[3]。

  推导过程中的k为一常数,当fc分别接至v+、gnd和v-时,k的取值对应为4、1/5、1/25。

  3chebyshev高阶有源带通滤波器设计实践

  当滤波器的阶数较高时,就需要通过多个滤波单元级联来实现。为了得到满意的影响,当多个滤波单元级联时,要按照q值从小到大的顺序排列,以保证带通滤波器可以实现较大的动态范围,达到较好的滤波效果。

  根据q和g之间的关系,(由上面的电阻求导公式可得:,可以发现,当q值从小到大排列时,增益g也按照相应的顺序排列。增益从小到大排列,可以避免因前级放大太大,而造成的后级输入饱和。在验证过程中,我们发现g的大小并不影响最终的频谱形状,只是每一级的g都会对总增益产生较大的影响。这与max274手册上提供的设计指标也完全吻合。

  在总体设计之前,我们一定要预先对各个二阶节的中心频率进行安排。一般来说,两端通带和止带处的特性曲线变化陡峭,因此,二阶节的q值较大,求出的电阻值一般也比较大;而中间部分的二阶节则q值较小,曲线平缓。合理地分配各个中心频率非常重要,它将直接影响到滤波器的结构复杂程度,甚至最终的滤波效果。

  在求出各个电阻值后,不要急着将它设计成电路,可以事先通过mathematic或者是matlab对滤波器的频谱进行仿真。观察不同的外接电阻值对整个频带的影响,以求得最佳的通带。

  操作过程中需要注意的一种事情就是:我们所能购买到的电阻和计算值之间有一定误差,因此要对电阻值进行取舍。但一般只要误差不要超过5%,电阻值对滤波器的频谱影响就不会很大,所得到的频谱关系也就足以达到拟合要求了。

  另外,对于一些对滤波器参数要求不高的场合,我们可以利用max274所附带的滤波器设计软件来设计滤波器。程序中所描述的各个参数如下:

  amax表示通带最大衰减;amin表示阻带最小衰减;fc表示中心频率;fbw-表示通带最低频率;fbw+表示通带最高频;fsw-表示阻带最低频率;fsw+表示阻带最高频率。软件支持低通、高通及butterworth、chebyshev型带通滤波器的设计。进入程序界面后,有四个菜单选项分别为:根据设计指标确定滤波器零极点、q值;电路设计和完善;打印机配置及文件输出;退出。首先,根据所要设计的滤波器类型选择高通、低通或者是带通滤波器,之后分别输入滤波器的各项设计指标,软件就帮你完成了初步的设计。在这一步完成之后,可以通过屏幕大致浏览设计好的滤波器幅度及相位响应。保存设计进入第二步,导入第一步完成的设计模型,这时软件会提醒你选择butterworth、chebyshev还是bessel型滤波器,确定后就进入电路设计部分。在这一部分,我们可以具体观看每一个二阶节的外接电阻值及电路连接情况,并且允许对每个电阻进行调节,你甚至还可以将某一二阶节去掉或者是重新增加一个二阶节,保存调整后可以通过相应的命令观察各二阶节以及滤波器整体的幅频特性。完成电路设计之后,选择配置打印机,可以打印出电路的具体参数、各二阶节外接电阻值和电路原理图,或者是直接将结果作为文件输出保存。

来源:电子工程师
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