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          基于集成化的二階濾波器UAF42設(shè)計(jì)50Hz陷波器

          作者: 時(shí)間:2017-10-20 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            UAF42是一個(gè)集成化的二階濾波器,可以用來設(shè)計(jì)復(fù)雜的濾波器。本文介紹了如何基于UAF42設(shè)計(jì)一個(gè)高性能的50Hz,并使用免費(fèi)的仿真軟件TINA對這個(gè)電路進(jìn)行了仿真分析,供工程師參考和學(xué)習(xí)。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201710/366733.htm

            設(shè)計(jì)

            眾所周知,在濾波器設(shè)計(jì)時(shí),運(yùn)放的精度和溫度穩(wěn)定性是關(guān)鍵。UAF42里面集成了兩片0.5%精度的1000pF的電容。

            在工業(yè)應(yīng)用中,多種場合需要用到50Hz。本節(jié)將介紹使用UAF42設(shè)計(jì)一個(gè)高性能的50Hz。使用UAF42來設(shè)計(jì)50Hz陷波器,只需要外加6個(gè)電阻即可組成一個(gè)50Hz陷波器。如下圖所示

            

            UAF42的輔助運(yùn)放將高通和低通濾波器的輸出相加,即得到陷波器。陷波器的陷波頻率由下面的公式所決定,其中Alp為低通濾波器的增益,Ahp是高通濾波器的增益。

            

            一般而言,ALP/AHP ? RZ2/RZ1=1。因此陷波器的中心頻率即為:

            

            其中fo由下式確定:

            

            其中

            

            參考UAF42的數(shù)據(jù)手冊,C=1000pF,則RF=3.1831MΩ。

            因此陷波器的中心頻率可以由電阻Rf來確定。或都增加電容來確定。電容一般選求NPO電容,或云母電容,或其它低漏電高溫度穩(wěn)定性的瓷片電容。

            關(guān)于電路的-3dB帶寬則由下式來確定

            

            關(guān)于-3dB帶寬的定義:BW-dB=fH-fL。上式中的Q由輔助運(yùn)放的增益所決定。進(jìn)而由Rq的值來設(shè)定,如下式:

            

            陷波器的通頻帶主要受濾波器Q參數(shù)的影響。Q參數(shù)由輔助放大電路的輸入電阻和增益電阻所決定,如下式:

            

            這里需要注意一點(diǎn),基于UAF42的陷波器電路的陷波中心頻fo和濾波器Q參數(shù)可以分別設(shè)置。

            仿真

            上一小節(jié),我們設(shè)計(jì)出一個(gè)基于UAF42的50Hz陷波器。在本小節(jié),我們將使用免費(fèi)的仿真軟件TINA對這個(gè)電路進(jìn)行仿真分析。具體原理圖如下所示。

            

            其中3.1831M歐的電阻用兩個(gè)E96標(biāo)準(zhǔn)的電阻串聯(lián)組成。一個(gè)是3.16M歐,另一個(gè)為23.09K歐。選用E96標(biāo)準(zhǔn)電阻的主要原因是可以達(dá)到1%的精度要求,阻值容易搭配,成本較低。UAF42的電源選用+/-15V供電。

            下面對設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真,下圖是設(shè)計(jì)的陷波器電路的仿真結(jié)果??梢钥闯鲈?0Hz處有約-74dB的衰減。使用軟件測量工具計(jì)算得其-3dB帶寬為8Hz。

            

            上圖僅為仿真結(jié)果,受到器件精度及實(shí)際電路分布參數(shù)的影響,此陷波器的性能可能會(huì)略有下降。感興趣的工程師可以制作PCB,實(shí)測一下。



          關(guān)鍵詞: 陷波器

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