濾波器之常用的濾波電路設(shè)計方法

濾波器的種類我想大家都明白，基本分為低通、高通、帶通、帶阻。在這4種之外，其實還有一種叫做全通，顧名思義就是通過全通濾波器，信號幅值沒有任何改變，只有相位被改變。同時濾波器又分為有源濾波器和無源濾波器，這里的有源和無源，我相信很多人都搞不明白。其實簡單來看，有源就是電路中涉及到有源器件，如運算放大器、三極管等。無源器件也就是電路中只有電感、電阻、電容這些。

下面，我們簡單介紹一下無源濾波器-低通濾波器。我們通過基爾霍夫電壓定理寫出方程式，用傳遞函數(shù)表征其工作狀態(tài)。通過簡單的計算得出低通濾波器的截止頻率。這樣一來，對于簡單的RC電路，就可以對一些高頻的信號進行濾波。從而抑制干擾，降低噪聲。同樣，對于高通、帶通濾波器。通過簡單的阻容拓撲即可搭建電路。這樣的電路簡單，但是問題在于無可控增益，濾波效果差。濾波誤差也較大。

對于濾波要求較高的場合，無源濾波器就不適用了。有源濾波器設(shè)計起來其實也很簡單，目前市場上有很多工具可以供大家選擇。有filtersolution，TI的filterPro。這些工具設(shè)計起來簡單方便，十分容易上手。建議大家下載下來自己摸索一下。5分鐘即可學會操作方法以及流程。當然具體的講解可以參考《ADC信號鏈第2部，高速模數(shù)混合電路設(shè)計》。

當然如上的濾波器設(shè)計方法比較傻瓜式，我們不能理解其含義，只能算是電路的搬運工了。如果要想通過計算、公式去設(shè)計電路，就需要對電路拓撲結(jié)構(gòu)、電路響應曲線有很深的了解。比如濾波器的響應特性主要包含，貝塞爾、巴特沃茲、切比雪夫這三種，常用的電路拓撲包括：MFB（多路反饋），sallen-key濾波器。

我們通過基爾霍夫定律寫出其輸入與輸出的電壓關(guān)系，得到其傳遞函數(shù)。然后通過傳遞函數(shù)的分析方法，對分母計算其極點，從而得出其截止頻率，然后利用帶寬/中心頻率得出其品質(zhì)因素Q。這樣我們通過計算的方式來衡量當前設(shè)計的濾波器是否滿足要求。這樣的設(shè)計方法則更有利于大家對濾波器的深入了解。

所以，在這里建議大家，在剛開始學習濾波器設(shè)計時，盡量使用公式計算的方式來設(shè)計。這樣不僅加深對濾波器設(shè)計每個參數(shù)得理解。同時對后面設(shè)計其他種類的濾波器也會做到knowhow。在遇到濾波器問題的時候，知道從哪里下手去解決這個問題。

最后，我們再回過頭來看上面的問題，其實要解決1KHZ和3KHZ的問題，有源濾波器就是必須的。大家不妨自己動手設(shè)計幾個濾波器，然后通過仿真軟件來實現(xiàn)上面的功能，同時這一個功能也曾經(jīng)是某一屆全國大學生電子設(shè)計競賽的二輪賽題。可想而知，在比賽現(xiàn)場無法使用電腦的情況下，我們只能通過計算電路參數(shù)來完成作品。所以基礎(chǔ)的東西需要牢牢記住。

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