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一種高階MFB高通有源濾波器相位調節方法

2021-03-24

隨著電子技術的發展,模擬有源濾波器的設計技術已經非常成熟,大量的文獻資料可供設計者參考,并出現了多款模擬有源濾波器設計軟件,大大降低了這類電路的設計門檻和難度。但由于實際使用元器件精度和容差的影響,想要制作出一款高質量、高性能、且與設計指標高度吻合的模擬有源濾波器并非易事。某些場合下,需要對元件值進行微調才能使電路滿足指標要求。本文從一種基于MFB電路結構的六階切比雪夫高通有源濾波器設計實例入手,從濾波器傳遞函數出發,考察相位-元件敏感度關系,討論了產生多個濾波器之間相位不一致性的成因及其敏感程度,通過數值計算方法總結規律,提出并實踐了一種相位調節方法,使得濾波器適用于陣列應用中對相位一致性要求較高的場合。實際經驗表明,該方法切實可行,成本和復雜度均在可接受范圍內。1濾波器設計濾波器主要指標有:高通濾波器,單位增益,截止頻率100Hz,50Hz衰減不小于40dB,帶內紋波不大于1dB,多個濾波器之間通帶內相位不一致性不大于4。濾波器元件參數設計并不復雜,可以有多種手段設計出多種形式的濾波器,本文利用現有的濾波器軟件設計。TI(TexasInstrumentsIncorporated)曾經發布過一款免費的有源濾波器設計軟件FilterPro,借助該軟件,可以快速地設計出所需濾波器的電路形式、元件參數、濾波器頻響特性評估等[1]。將濾波器指標輸入到軟件,并適當調整元件參數到合理范圍,可快速得到6階MFB高通0.5dB紋波的切比雪夫有源濾波器電路。電路由3級相同拓撲結構的二階節串聯而成,如圖1所示。每個二階節具有相同的電路結構,其中二階節電路如圖2所示,3級電路參數見表1[2]。

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