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零偏移有源低通滤波器,第1部分

2020-04-02 10:18:13 John Dunn 阅读:
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。Uk7ednc

Uk7ednc

图1:零偏移有源低通滤波器。Uk7ednc

这个电路传递函数的代数推导如图2图3所示。Uk7ednc

图2:传递函数推导,上半部分。Uk7ednc

图3:传递函数推导,下半部分。Uk7ednc

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。Uk7ednc

图4:代数导出的频率响应。Uk7ednc

此代数频率响应结果可以在图5所示的MultiSim SPICE模型中复现。Uk7ednc

图5:双极点滤波器SPICE模型的频率响应。Uk7ednc

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)。Uk7ednc

图6:六极点SPICE模型的频率响应。Uk7ednc

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。Uk7ednc

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。Uk7ednc

(原文刊登于EDN美国版,参考链接:Zero offset active lowpass filter, part 1Uk7ednc

本文为《电子技术设计》2020年4月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里Uk7ednc

本文为电子技术设计原创文章,未经授权禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
John Dunn
John Dunn是资深电子顾问,毕业于布鲁克林理工学院(BSEE)和纽约大学(MSEE)。
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