中心論題:
- 介紹一般的-18dB/oct的低通濾波器的電路構成
- 用同一常數(shù)電容構成的-18dB/Oct的有源濾波器
解決方案:
- 采用1次區(qū)間級聯(lián)
- 加人正反饋
圖1是有源濾波器的教科書內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)的-18dB/oct的低通濾波器的電路構成,將1次(CR1段,即GdB/oct)濾波器和2次濾波器級聯(lián),獲得規(guī)定的衰減特性。在此電路中,1次區(qū)間的電容Ct為:
圖1 典型的-18dB/oct的低通濾波器
2次區(qū)間為得到規(guī)定的Q,需要C1>)C2,這樣必須要準各3種靜電容量不同的電容,這是要注意的。如果電容的值相同,則元件的連接就會很容易。
要使電容的值用同一常數(shù),可用上述圖1的方法和1次區(qū)間級聯(lián)的方式實現(xiàn),但這里FC3段的連接電路上加人了正反饋的方法,下面對此正反饋圖2的電路進行研究。
圖2由同一常數(shù)構成的-18dB/oct的低通濾波器
此電路是RC3段的構成,在-3dB處基準化的截斷頻率為
只要在計算常數(shù)時加以注意就無問題。
而現(xiàn)在還不清楚在電路中用于最平坦特性的正反饋量的計算步驟,所以可用實驗來求得。圖3是C=0.01μF、RF=16kΩ(通常fc=1kHz),反饋電阻RF在7.5k~10kΩ變化時的頻率特性。標識點為8.2kΩ的曲線被認為是最平坦的反饋電阻值。
圖3 低通濾波器的反饋電阻RF時的頻率特性
截斷頻率的系數(shù)(fc/fo)為69OHz/1kHz≈0.69。用于常數(shù)計算的計算式為
不要說測定器用濾波器,就是一般用途的濾波器在實用上也沒有問題。
圖4的構成與1次和2次電路級聯(lián)的方法相比較,電路簡單化。而且也能用同一常數(shù)構成。另外,OP放大器A,上具有增益,通過A1,的正反饋(省略A2),使OP放大器的個數(shù)減少了1個。注意這里需要通頻帶的增益為1.82倍。
圖4 低通濾波器的頻率特性
另外,由于輸人段采用無源RC電路,所以除去高頻波的能力也很強。
圖4是同一常數(shù)構成的LPF的衰減特性,它是-18dB/oct、fc=690Hz的特性,對于截斷頻率fc,約下降69%(0.69fc),將此取為1kHz時,電阻R應設置為:R=0.69×15.92×103≈11k(Ω)
由于使用了正反饋用的OP放大器,所以即使高頻開環(huán)增益下降,其輸人輸出間的泄漏也會變少。