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有源滤波器设计【5】  

2014-05-25 22:27:00|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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通用阻抗转换器(GIC)

阻抗转换器是一种有源RC电路,可用在有源滤波器综合电路中模仿像电感一类与频率有关的器件,在多种结构中,下图所示的是一种最常用的GIC。

有源滤波器设计【5】 - 苏之淼 - 网易博客

阻抗变换器一般的应用是在将电容元件转换成电感元件,如下图所示,原先的无源滤波器可以将其中的电感采用阻抗变换电路进行代替。可以看出,Vo节点处易产生负载效应,这可以通过利用来自于QA2低阻抗输出端的响应来避免,此时它的增益是1+R4/R5。如果采用相同阻值的电阻,增益为2V/V.

有源滤波器设计【5】 - 苏之淼 - 网易博客

还有一种情况,在采用FDNR有源滤波器综合电路例子的下图所示的RLC滤波器,其中L不是接地的,就没有办法用模仿电路来代替,但是可以用jw除原来电路网络的各个元件值来避免这个限制。

有源滤波器设计【5】 - 苏之淼 - 网易博客

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注:为了给OA2微小的输入偏置电流提供一个直流通路,需要增加一个电阻支路,可以选用1M的电阻,这种大电阻在所需要的频率范围内对滤波器的特性几乎没有什么影响。

滤波器直接设计

从模块化设计的角度来说,要求级联滤波器各部分是相互独立,然而这种特性却使得整个响应对于各个部分由于容差、热漂移和老化所带来的参数变化非常敏感。特别是对于高Q值得模块来说,其中一个元件微小的变化都会导致整个级联电路的响应发生显著的变化。另一方面,很长时间以来都认为双端终结的梯形PLC滤波器对元件变化的灵敏度是最低的。这种系统的灵敏度是以一种群体的方式分布在它的所有元件上而不是被限定在特殊的几个面上。

如下图所示,在低频段电感相当于短路而电容相当于开路,因此梯形电路提供一条从输入端直接到输出端的信号通路,低频可以通过,直流增益为1/2V/V。

在高频段电路相当于断路,电路主要呈现出感性,高频信号被衰减掉了。

在中频段由于每条壁上LC器件串联谐振的影响,响应呈现出一系列的凹陷,一个凹陷对应于一条臂。因此梯形电路产生的是一个有凹陷的低通响应,或称为椭圆低通响应。响应的阶次n等于臂数的两倍再加1,即n为一个奇数。若去掉最右边的电感,则n会被减1而变成一个偶数。去掉臂上的电感就不会产生谐振,因而也不会在阻带上凹陷。这种简化了的梯形结构也被称为全极点电路。它可被用来组成巴特沃兹、切比雪夫或者贝塞尔响应。

如果我们要设计一个高通滤波器,只要将电感换成了电容,电容换成了电感,则可将它变成高通滤波器圆形。

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