低通滤波器元件数值表(零偏移有源低通滤波器)

本系列文章分为4个部分,分别讨论了:使用Sallen-Key有源滤波器时应避免的陷阱、Sallen-Key低通滤波器所建议的补救措施、接近零偏移的Chebyshev低通滤波器,以及采纳网友建议所带来的不利后果。

图1所示的电路是一个双极点有源低通滤波器。从输入E1到输出Eo的直流通路仅通过R1,而与运放无关。因为C1和C2是从运放到信号通路的隔直器,所以运放的直流偏移效应为零。

低通滤波器元件数值表(零偏移有源低通滤波器)(1)

图1:零偏移有源低通滤波器。

这个电路传递函数的代数推导如图2图3所示。

低通滤波器元件数值表(零偏移有源低通滤波器)(2)

图2:传递函数推导,上半部分。

低通滤波器元件数值表(零偏移有源低通滤波器)(3)

图3:传递函数推导,下半部分。

如果任意设置R1=R2=10K且C1=C2=0.01µF,然后使用这个导出的传递函数,则可计算得到图4所示的响应。

低通滤波器元件数值表(零偏移有源低通滤波器)(4)

图4:代数导出的频率响应。

此代数频率响应结果可以在图5所示的MultiSim SPICE模型中复现。

低通滤波器元件数值表(零偏移有源低通滤波器)(5)

图5:双极点滤波器SPICE模型的频率响应。

这个电路有一个好处是,可以对它们中的两个或多个级联来获得高阶低通滤波器。尽管对高阶滤波器求取合适的代数非常麻烦而让我不得不放弃,但SPICE仿真却可以展现出来(图6)。

低通滤波器元件数值表(零偏移有源低通滤波器)(6)

图6:六极点SPICE模型的频率响应。

所有的运算放大器均被直流隔离在信号通路之外。信号通路中仅包含电阻,而不会引起直流偏移。

但是,请记住,每个部分确实会加载前一个部分,因此,这些部分的各个传递函数会相互作用。负载效应非常显著。幸运的是,SPICE模型很容易创建和使用。通过一些适当的元件值调整,可以轻松获得有用的结果。

(原文刊登于EDN美国版,参考链接:Zero offset active lowpass filter, part 1)

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