有源濾波器中的相位關(guān)系(參考版)
2024-08-16 08:06本頁(yè)面
【正文】 該級(jí)聯(lián)的思想可以用來(lái)搭建更高階次的濾波器，但是，在實(shí)踐中，超過(guò)8階的濾波器很難實(shí)現(xiàn)。 vs. 180176。 （+1 –1 = –1）。其中SK和MFB濾波器具有相同的相位響應(yīng)特性，因?yàn)閮蓚€(gè)反相段產(chǎn)生了同相響應(yīng)（－1－1＝＋1）。正如前面所提到過(guò)的那樣，SK段是同相型的，而MFB是反相型的。第一段Butterworth濾波器的f0為1，（α＝）。第三種是利用一個(gè)SK段和一個(gè)MFB段搭建的。第一種結(jié)構(gòu)是利用兩個(gè)Sallen－Key（SK）Butterworth段搭建的。這里，我們可以看到，濾波器是由兩個(gè)二階段所構(gòu)成的。兩個(gè)級(jí)聯(lián)的一階電路段并不能像單個(gè)二階濾波段那樣提供很寬的Q值變化范圍。當(dāng)濾波器響應(yīng)串連起來(lái)后，其在任意頻率上的dB增益（以及衰減）和相角都相加起來(lái)。雖然該圖是針對(duì)低通段的，但高通響應(yīng)也存在類似的尖峰。當(dāng)高Q電路應(yīng)用于多級(jí)濾波器時(shí)，高Q電路的響應(yīng)特性的尖峰現(xiàn)象也是令人感興趣的問(wèn)題。圖17. 相移隨Q值的變化特性雖然幅值響應(yīng)隨Q值的變化并非本文的主題，但也是一個(gè)令人感興趣的問(wèn)題。圖中繪出了Q = ，1，2，5，10和20時(shí)的相位響應(yīng)曲線。相移特性隨Q的變化特性。這會(huì)是確定所用的拓?fù)鋾r(shí)需要考慮的一個(gè)因素。HIGHPASS段的相移特性屬于反相特性（參見(jiàn)圖5，右軸）。圖16. 2極點(diǎn)雙二階濾波器（帶有高通段）其中LOWPASS1段的相移－頻率特性屬于同相、二階、低通型響應(yīng)（參見(jiàn)圖4的左軸）。圖15. 標(biāo)準(zhǔn)的雙二階2極點(diǎn)電路由于添加了第四個(gè)放大器電路，故可以實(shí)現(xiàn)高通、陷波（低通、標(biāo)準(zhǔn)和高通）以及全通型濾波器。在這一結(jié)構(gòu)中，不能提供單獨(dú)的高通輸出。該電路的名稱最早是由J. Tow于1968年使用的（見(jiàn)參考文獻(xiàn)6），. Thomas 于1971年使用（見(jiàn)文獻(xiàn)5），其工作是基于如下的事實(shí)：傳遞函數(shù)是兩個(gè)二階項(xiàng)之比。圖14. 2極點(diǎn)、狀態(tài)變量濾波器其中低通濾波段的相移－頻率特性屬于一個(gè)反相的二階型響應(yīng)（參見(jiàn)圖4，右軸），高通段電路將具有反相高通響應(yīng)（參見(jiàn)圖5，右軸）。而且由于溫度和元件公差所帶來(lái)的失配也可以最小化。該濾波器的增益也是獨(dú)立的變量。該結(jié)構(gòu)是最靈活和最精確的實(shí)現(xiàn)方案，付出的代價(jià)是電路元件的數(shù)量大大增加，其中包括了3個(gè)運(yùn)放。圖13. 2極點(diǎn)、多路反饋（MFB）高通濾波器要保證這種濾波器的具體電路實(shí)現(xiàn)在高頻情況下的穩(wěn)定性是十分困難的，因?yàn)樗窃谝粋€(gè)微分器的基礎(chǔ)上構(gòu)建的，與所有的微分器電路所類似的是，它在更高的頻率上閉環(huán)增益更大，因此會(huì)對(duì)噪聲產(chǎn)生放大作用。圖13示出一個(gè)多路反饋、高通濾波器的原理圖，其理想的相移濾波特性則示于圖5中（右軸）。值得注意的是，在得到給定響應(yīng)特性的條件下，多路反饋結(jié)構(gòu)中的最大和最小元件值之間的差異要大于Sallen－Key實(shí)現(xiàn)方案中的。圖4示出了相位－頻率變化關(guān)系（右軸）。圖12. 2極點(diǎn)、多路反饋（MFB）、低通濾波器該多路反饋濾波器會(huì)使信號(hào)反相。由于Q值而造成的尖峰將具有如下的幅值要產(chǎn)生一個(gè)高Q、高頻電路是很困難的，因?yàn)檫\(yùn)放在高頻段的開(kāi)環(huán)增益有限。多路反饋（MultipleFeedback，MFB）低通濾波器多 路反饋
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