有源高通濾波器的設計

1、有源高通濾波器的設計摘 要 出了用濾波器節(jié)級聯(lián)、GIC交換全極點梯形電路中的電感、綜合通用SC濾波器芯片LMF100，這三種方法來設計有源高通濾波器，并推廣到設計高階濾波器，設計方法簡單、直觀。關鍵詞 GIC SC濾波器 高通濾波器中圖分類號：TN713 文獻標識碼：A1 有源高通濾波器的特性高通濾波器是一個使高頻率比較容易通過而阻止低頻率通過的系統(tǒng)，它去掉了信號中不必要的低頻成分。在電力系統(tǒng)中，諧波補償時用高通濾波器濾除某次及其以上的各次諧波。由于在根本的電路元件中電感是最不理想的，體積大，價格昂貴，不適宜IC型式的大規(guī)模消費。文中介紹了頻率限制在兆赫茲以下范圍用運算放大器取代電感來設計高通

2、濾波器的方法，并介紹了用級聯(lián)設計方法和直接綜合法實現(xiàn)高階有源高通濾波器。2 級聯(lián)的方法設計高通濾波器一階和二階濾波器是構建高階濾波器的根本模塊，一階濾波器有反相和同相兩種構造，二階濾波器有Sallen-Key和多路反響兩種構造。設計舉例：設計一個三階貝塞爾高通濾波器，要求濾波器的轉(zhuǎn)折頻率fc=1KHz。3 梯形模擬設計高通濾波器從模塊化設計的角度來說，要求級聯(lián)濾波器的各部分互相獨立。從靈敏度方面考慮，可以以無源RLC梯形原型作為出發(fā)點，用模擬模塊來替代電感使濾波器變成有源構造。舉例設計，設計一個橢圓高通濾波器，fc=300Hz，Amax=0.1dB，Amin=40dB。首先畫出要設計的高通濾波

3、器對應的高通全極點梯形電路，然后用通用阻抗轉(zhuǎn)換器GIC 來模擬電感，并綜合出與頻率有關的電阻值，就可以來實現(xiàn)不同響應的高通濾波器。圖2是最終設計的電路。4 通用SC濾波器綜合成高階高通濾波器LMF100CIWM通用SC濾波器是由兩個雙積分環(huán)路模塊組成，在每一模塊中都配置了一個獨立的運放，借助外部電阻能獨立的配置成低通、帶通、高通、帶阻和全通響應，具有可編程性。通過級聯(lián)多個雙積分器環(huán)路節(jié)可以實現(xiàn)高階濾波器。舉例設計：采用兩個LMF100CIWM，設計一個fc=500Hz，高頻增益為0dB的八階1.0dB切比雪夫高通濾波器。設計過程，令fck=100fc=50KHz。查表取出各級參數(shù)，令LMF10

4、0CIWM的節(jié)A為低Q級，節(jié)B為高Q級，要防止各濾波器級的電路進入飽和，按Q值由低到高的順序?qū)⑺鼈兗壜?lián)以使濾波器動態(tài)特性最大。圖3是設計的電路圖，圖中各電阻值都已經(jīng)舍入到標準值的1%范圍內(nèi)。5 結(jié)論本文介紹了高通濾波器的特性，以及用三種方法通過舉例設計貝塞爾、橢圓、切比雪夫三種響應的有源高階高通濾波器，設計方法簡單、直觀。參考文獻1 R.Schaumann，M.S.Ghausi，and K.R.Laker.Design of Analog Filters；Passive，Active RC，and Switched Capacitor.Prentice-Hall，Englewood Cliffs，NJ，1990.2 Arther B Williams.ELECTRONIC FILTER DESIGN HANDBOOKM.北京.電子工業(yè)出版社，2004.3 祁國權.RLC串聯(lián)電路諧振特性的Multisim仿真J.電子設計工程，20211.4 高立，陳書遠.通用阻抗變化器在有源濾波器中的應用J.電子元件應用，200710.5 高晉