深度揭秘——有源濾波器設(shè)計

　　二. 濾波器電路拓撲結(jié)構(gòu)

　　對于有源RC濾波器來說，單運放一般最高只能設(shè)計二階濾波器，更高階的濾波器由多個一階或二階濾波器串聯(lián)而成。下面以二階有源濾波器為例介紹常見濾波器拓撲結(jié)構(gòu)。

　　1.MFB

　　也稱為無限增益拓撲(或Rauch拓撲)，對元件值改變的敏感度較低，因此較為常用，其典型電路拓撲如下圖所示。

　　2.Sallen Key

　　在某些例子中，Sallen-Key拓撲證明更為優(yōu)秀。就經(jīng)驗法則而言，下列情況時，Sallen-Key拓撲更佳：

　　1)增益精度較為重要，
　　2)采用了單位增益濾波器，以及
　　3)極點對Q值較低(例如，Q <3)

　　在單位增益時，由于運算放大器被用作單位增益緩沖器，使得 Sallen-Key拓撲具有了與生俱來的卓越增益精度。對MFB拓撲而言，增益則取決于R2/R1的電阻比值。單位增益Sallen-key拓撲還具有元件需求較少的優(yōu)勢(僅需兩個電阻，MFB需三個電阻)。在應(yīng)用于高Q值高頻率濾波器部件之時，Sallen-Key拓撲也是可取的。在此類部件中，若采用MFB設(shè)計，C1值必需很低以得到合理的電阻值。下圖為Sallen Key低通波器的典型電路圖。

　　3.雙二次型

　　雙二次型與前面兩種電路相比，需要使用更多的元件，但便于調(diào)整并具有很好的穩(wěn)定性，在設(shè)計高階濾波器進行多級級聯(lián)時更有優(yōu)勢。

　　三. 濾波器設(shè)計

　　由于有源濾波器頻率響應(yīng)特性計算復(fù)雜，目前進行濾波器設(shè)計時一般采用計算機進行輔助設(shè)計。目前應(yīng)用比較廣泛的濾波器設(shè)計軟件有Filter Solutions，F(xiàn)ilterPro等專用軟件。值得一提的是，F(xiàn)ilterPro為TI公司的免費軟件，大家可以直接從TI官方網(wǎng)站免費下載。