這些電路的輸出都包含了 VCC/2的直流偏置，如果電路是最后一級(jí)，那么就必須串入輸出電容。

 

這里有一個(gè)有關(guān)濾波器設(shè)計(jì)的協(xié)定，這里的濾波器均采用單電源供電的運(yùn)放組成。濾波器的實(shí)現(xiàn)很簡單，

 

但是以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)者必須注意：

 

1.濾波器的拐點(diǎn)(中心)頻率

2.濾波器電路的增益

3.帶通濾波器和帶阻濾波器的的 Q值

4.低通和高通濾波器的類型(Butterworth、Chebyshev、Bessell)

 

不幸的是要得到一個(gè)完全理想的濾波器是無法用一個(gè)運(yùn)放組成的。即使可能，由于各個(gè)元件之間的負(fù)雜互 感而導(dǎo)致設(shè)計(jì)者要用非常復(fù)雜的計(jì)算才能完成濾波器的設(shè)計(jì)。通常對波形的控制要求越復(fù)雜就意味者需要 更多的運(yùn)放，這將根據(jù)設(shè)計(jì)者可以接受的最大畸變來決定。或者可以通過幾次實(shí)驗(yàn)而最終確定下來。如果 設(shè)計(jì)者希望用最少的元件來實(shí)現(xiàn)濾波器，那么就別無選擇，只能使用傳統(tǒng)的濾波器，通過計(jì)算就可以得到 了。

 

一、一階濾波器

 

一階濾波器是最簡單的電路，他們有 20dB每倍頻的幅頻特性

 

1、低通濾波器

 

典型的低通濾波器如圖十三所示。

 

圖十三

 

2、高通濾波器

 

典型的高通濾波器如圖十四所示。

 

圖十四

 

3、文氏濾波器

 

文氏濾波器對所有的頻率都有相同的增益，但是它可以改變信號(hào)的相角，同時(shí)也用來做相角修正電路。圖 十五中的電路對頻率是 F的信號(hào)有 90度的相移，對直流的相移是 0度，對高頻的相移是 180度。

 

圖十五

 

二、二階濾波器

 

二階濾波電路一般用他們的發(fā)明者命名。他們中的少數(shù)幾個(gè)至今還在使用。有一些二階濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

 

可以組成低通、高通、帶通、帶阻濾波器，有些則不行。這里沒有列出所有的濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，只是將那

 

些容易實(shí)現(xiàn)和便于調(diào)整的列了出來。

 

二階濾波器有 40dB每倍頻的幅頻特性。

 

通常的同一個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成的帶通和帶阻濾波器使用相同的元件來調(diào)整他們的 Q值，而且他們使濾波器在 Butterworth和 Chebyshev濾波器之間變化。必須要知道只有 Butterworth濾波器可以準(zhǔn)確的計(jì)算出拐點(diǎn) 頻率，Chebyshev和 Bessell濾波器只能在 Butterworth濾波器的基礎(chǔ)上做一些微調(diào)。

 

我們通常用的帶通和帶阻濾波器有非常高的 Q值。如果需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)很寬的帶通或者帶阻濾波器就需要用 高通濾波器和低通濾波器串連起來。對于帶通濾波器的通過特性將是這兩個(gè)濾波器的交疊部分，對于帶阻 濾波器的通過特性將是這兩個(gè)濾波器的不重疊部分。

 

這里沒有介紹反相 Chebyshev和 Elliptic濾波器，因?yàn)樗麄円呀?jīng)不屬于電路集需要介紹的范圍了。

 

不是所有的濾波器都可以產(chǎn)生我們所設(shè)想的結(jié)果――比如說濾波器在阻帶的最后衰減幅度在多反饋濾波器 中的會(huì)比在 Sallen-Key濾波器中的大。由于這些特性超出了電路圖集的介紹范圍，請大家到教科書上去 尋找每種電路各自的優(yōu)缺點(diǎn)。不過這里介紹的電路在不是很特殊的情況下使用，其結(jié)果都是可以接受的。

 

1、Sallen-Key濾波器

 

Sallen-Key濾波器是一種流行的、廣泛應(yīng)用的二階濾波器。他的成本很低，僅需要一個(gè)運(yùn)放和四個(gè)無源器 件組成。但是換成 Butterworth或 Chebyshev濾波器就不可能這么容易的調(diào)整了。

 

這個(gè)電路是一個(gè)單位增益的電路，改變Sallen-Key濾波器的增益同時(shí)就改變了濾波器的幅頻特性和類型。 實(shí)際上 Sallen-Key濾波器就是增益為 1的 Butterworth濾波器。

 

圖十六

 

2、多反饋濾波器

 

多反饋濾波器是一種通用，低成本以及容易實(shí)現(xiàn)的濾波器。不幸的是，設(shè)計(jì)時(shí)的計(jì)算有些復(fù)雜，在這里不 作深入的介紹。如果需要的是一個(gè)單位增益的 But terworth濾波器，那么這里的電路就可以給出一個(gè)近似的結(jié)果。

 

圖十七

 

3、雙 T濾波器

 

雙 T濾波器既可以用一個(gè)運(yùn)放也可儀用兩個(gè)運(yùn)放實(shí)現(xiàn)。他是建立在三個(gè)電阻和三個(gè)電容組成的無源網(wǎng)絡(luò)上 的。這六個(gè)元件的匹配是臨界的，但幸運(yùn)的是這仍是一個(gè)常容易的過程，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以用同一值的電阻和 同一值的電容組成。用圖中的公式就可以同時(shí)的將 R3和 C3計(jì)算出來。應(yīng)該盡量選用同一批的元件，他們 有非常相近的特性。

 

4、單運(yùn)放實(shí)現(xiàn)

 

圖十八

 

如果用參數(shù)非常接近的元件組成帶通濾波器，就很容易發(fā)生振蕩。接到虛地的電阻最好在 E-961%系列 中選擇，這樣就可以破壞振蕩條件。

 

圖十九

 

5、雙運(yùn)放實(shí)現(xiàn)

 

典型的雙運(yùn)放如圖 20到圖 22所示

 

圖二十

 

圖二十一

 

圖二十二

 

 

推薦閱讀：