发信人: bobby (]想……[), 信区: ECE
标  题: 模拟滤波器设计(3)
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年05月20日18:21:38 星期一), 站内信件



2. 在滤波器设计软件辅助下进行设计

可以用来辅助设计者进行滤波器设计的软件有BB（Burr-Brown）公司的Dos版软件
Filter2和Filter42，Schematica 软件公司的Filter Wizard Pro 3.0，Linear
Technology的FilterCAD 3.0等。在实际应用中发现，Schematica软件公司的
Filter Wiz Pro 3.0是非常好的一款滤波器设计软件。这些软件大致可以分为两类
：
（1）用于集成滤波器设计的软件（主要用来计算集成滤波器外围元件的参数值）
如filter42，FilterCAD。
（2）用于分立元件滤波器设计的软件，如Filter Wiz Pro 。

三、 滤波器设计实例
在这部分内容里，讲述两个设计实例，一个是手工设计实例：利用积分器进行滤波
器设计；另外一个是借助软件进行滤波器设计。这两个实例主要是用来介绍设计的
滤波器的一般方法和步骤。实际科研中所进行的滤波器设计需要考虑更多的因素，
但大致的方法和步骤是相似的。

1． 设计实例一：利用积分器进行滤波器设计

大多数滤波器都可以用现有的集成滤波器实现，如果所需要的滤波器频率响应无法
在集成滤波器中找到解决方案时，设计人员就需要根据特定的频率响应选择合适的
滤波网络。本实例讲述如何利用积分器，经过简单的数学运算实现任意阶数的滤波
器频率响应特性。图1所示即为一个由运算放大器和RC组成的积分器。

图1 由运算放大器构成的积分器及其符号表示
  （1）
图1的传递函数如（1）式。该电路的幅频响应曲线在 Hz以后以每倍频6dB的速度下
降。
设计过程从所需要的滤波器传递函数开始。式（2）代表了一个典型的二阶低通滤
波器的响应函数。（这里的设计方法和步骤也适用于其他类型的更高阶的滤波器）

   （2）
重新整理，可以得到如下形式的表达式：
 （3）
需要注意的是，频率相关项S必须在分母上，因为1/S代表了最终实现时所用的积分
器。
经过以下3步变换可以得到最终表达式（6）。
1）交叉相乘：
  （4）
2）两边同除以 ：
  （5）
3）重新排列：
  （6）
用状态变量法表示式（6）：

图2  信号流图
由图2我们得到的Vout表达式为：
   （7）
由图2我们可以得到电路结构图如下：

图3  滤波器电路原理图
【注：】这个电路实现里有一个小技巧。Vout应该是经过一个反相器回馈到IC1的
反相输入端，并且还有一路是要直接回馈到IC2。将Vout直接接到IC1的同相输入端
，则IC1的输出为：
   （8）
这样，就可以去掉从Vout到IC2输入端的回馈。
图3中各器件的参数计算方法如下：
对比式（6）、（7），由第三项可以得到：
 （8）
由第二项可得：
  （9）
选定 0 和 q的数值就可以计算T1，T2：
 （10）
最终得到的滤波器幅频响应如下图所示：

图4  滤波器幅频响应

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