我使用滤波器 Pro 设计窄带通滤波器。 我选择了多反馈单端、chebyshev 滤波器、阶数8、4级增益为1.121V/V、中心频率 fc 为2250Hz、带宽50Hz。 在此设计中、请向我推荐最佳运算放大器。 此外、在此滤波级之前、我使用了基于单端10级运算放大器(OPA37E)的放大器、因此我需要选择单端多反馈放大器、或者可以像这样选择全差分放大器(@TIDA-01036适用于资质审核仪表的高 Q 有源差分带通滤波器参考设计)。 随附了我的设计、请检查附件。
Parag、您好！
Kai 很好地解释了尝试实现极高 Q 带通响应的问题。 您可以从原始 FilterPro 打印输出中看到、单个 Q 级值大约为133、而标准单运算放大器多反馈(MFB) 和 Sallen-Key 滤波 器拓扑实际上无法实现这一目标。 对于 MFB、通常建议将级 Q 保持在最大值10、对于 Sallen-Key、通常建议保持在大约25、从而提供中等低级增益。
大多数情况下、当滤波器中需要非常高的 Q 级时、会使用状态可变模拟滤波器拓扑。 该拓扑为每个二阶级利用3个运算放大 器、因此可以支持更高的 Q 值。 TI 提供 UAF42通用有源滤波器、可能满足1dB、2.25kHz fc、50Hz BW、切比雪夫滤波器的要求。 您可能需要查看其数据表：
我确实在寻找一种更简单的方法来满足您的滤波器要求、并尝试模拟一些不同的滤波器拓扑。 有趣的是、MFB 的变化包含一定程度的积极反馈、因此产生了相当准确的响应。 您将找到滤波器的原理图、如下所示：
该滤波器的中心频率为2.25kHz、增益为1.58V/V (4dB)、带宽接近50Hz。 我使用了单位增益带宽为18MHz 的 OPA209运算放大器。 运算放大器需要至少具有15MHz 的增益带宽、以最大程度地降低响应失真。 缺少的一个特性是与1dB 切比雪夫滤波器相关的通带中的纹波。 我发现、要捕获滤波器纹波、运算放大器必须具有数百兆赫兹甚至千兆赫兹的极高增益带宽。
遗憾的是、此8阶滤波器等高阶滤波器对元件值非常敏感。 我为电阻器和电容器提供了确切的值。 如果它们偏离理想值的百分比很小、则响应可能会发生严重变化。 提供精密电阻器、但精密电容器更难实现。
或者、我记得、手册中有一个每级两个运算放大器的滤波器拓扑、支持高 Q 滤波器带通响应。 我现在来 TI 出差、因此无法访问 Arthur Williams 编写的《电子滤波器设计手册》、但我相信这正是我遇到的地方。
如果您想尝试、我连接了8阶带通的 TINA Spice 电路。
e2e.ti.com/.../OPA209_5F00_BP_5F00_8th_5F00_Ord_5F00_01.TSC
此致、Thomas
精密放大器应用工程
Parag、您好！
现在我回到办公室、我可以访问我之前提到的《电子滤波器设计手册》。 我之前想到的高 Q 带通拓扑在带通滤波器部分的标题"双放大器带通(DABP)结构"下进行了介绍。 该信息表示它可用于高达150的 Qs、Qs 可轻松调节、并且组件灵敏度很小。 本手册将向您介绍设计过程。 它引用了书中包含的筛选表、并提供了您需要应用的公式。
一段时间前、我为另一位客户设计了一个高 Q 144 kHz 带通滤波器。 我已经复制了它的图像、下面是一个8阶 DABP、这样您就可以看到从手册信息中创建的完整滤波器是什么样的。
此致、Thomas
精密放大器应用工程
Parag、您好！
我查看了您的 DBAP 滤波器、其响应肯定类似于窄带宽带通滤波器。 当我仿真 TINA Spice 文件时、我发现滤波器的 fc = 2.25kHz、增益为6db (2V/V)、fl (-3dB)为2.213kHz、FH (-3dB)为2.292kHz。 这将导致79Hz 的-3dB 带宽和28.5的总体滤波器 Q。 我不确定您选择了哪种响应类型、但可能是巴特沃斯型。 如果这些是您考虑的设计目标、则滤波器应满足您的需求。
您似乎正在正确应用滤波器手册中提供的 DBAP 设计过程。
此致、Thomas
精密放大器应用工程
