簡單的可切換濾波器設(shè)計(jì)

濾波器可以定義為：濾波器是一種選頻裝置，可以使信號中特定的頻率成分通過，而極大地衰減其他頻率成分。利用濾波器的這種選頻作用，可以濾除干擾噪聲或進(jìn)行頻譜分析。換句話說，凡是可以使信號中特定的頻率成分通過，而極大地衰減或抑制其他頻率成分的裝置或系統(tǒng)都稱之為濾波器。

通常，在低頻(<100 kHz)應(yīng)用中，無源濾波器使用電阻和電容組成。因此它被稱為無源RC濾波器。同樣，對于高頻(> 100 kHz)信號，無源濾波器可以設(shè)計(jì)為電阻 - 電感 - 電容組合。因此，這些電路被稱為無源RLC電路。通常使用三種濾波器設(shè)計(jì)：低通濾波器，高通濾波器和帶通濾波器。

濾波器的作用

1、將有用的信號與噪聲分離，提高信號的抗干擾性及信噪比;

2、濾掉不感興趣的頻率成分，提高分析精度;

3、從復(fù)雜頻率成分中分離出單一的頻率分量。

什么是Sallen-Key濾波器，Sallen-key是設(shè)計(jì)有源濾波器設(shè)計(jì)的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，VCVS(Voltage-controlled voltage-source)濾波器的變種，由麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室的R. P. Sallen and E. L. Key 在1955所提出。

Sallen-key拓?fù)涞奶攸c(diǎn)：

高輸入阻抗

增益容易被配置

運(yùn)放被配置為電壓跟隨(Voltage Follower)模式

這是Sallen-key濾波器的通用模型。模型中運(yùn)放被配置成電壓跟隨模式。

圖 1 顯示了 Sallen-Key 高通濾波器 (HPF) 如何僅使用一個額外的晶體管和電阻器即可打開/關(guān)閉。

圖 1 Sallen-Key HPF 濾波器拓?fù)洌梢允褂妙~外的晶體管和電阻器打開/關(guān)閉。

這個解決方案對于 Sallen-Key 濾波器來說似乎已經(jīng)足夠了，因?yàn)橥負(fù)浣Y(jié)構(gòu)本身相當(dāng)簡單。

這里的運(yùn)算放大器是一個可編程運(yùn)算放大器，具有一個灌入設(shè)置電流 I set(即通過設(shè)置電阻 R4 流入運(yùn)算放大器的電流)。LM146 和 LM346 就是這種類型的運(yùn)算放大器。

使用源設(shè)置電流的運(yùn)算放大器(如 LM4250)也可以與該電路的簡單鏡像修改一起使用。例如，Q1 變?yōu)?PNP 型晶體管，應(yīng)改為連接到 +E 端子。

電阻R3代表運(yùn)放關(guān)斷時的迂回方式。當(dāng)晶體管 Q1 截止時，設(shè)定電流流入 I設(shè)定端子(引腳 9)。因此，運(yùn)算放大器開啟并具有非常低的輸出阻抗，該阻抗由分壓器中的電阻器 R3 組成，可有效消除迂回方式(超過 80 dB)，留下濾波后的輸出。

如果晶體管 Q1 導(dǎo)通，則電流 I set流入 Q1 并且無法激活 I set端子。這是因?yàn)槲以O(shè)置的端子的閾值電壓(0.8V 到 0.9V) 。因此，運(yùn)算放大器關(guān)閉，其輸出有效地與電路斷開。

現(xiàn)在輸出由電阻 R3 和負(fù)載阻抗組成的分壓器決定。為了強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)，下一個級聯(lián)顯示為緩沖區(qū)，這不是強(qiáng)制性的。注意：濾波器的元件(R1 和 C1)與電阻 R3 并聯(lián)，這一點(diǎn)不可忽略。

LPF 的一個版本如圖 2 所示。它使用單極電源和帶有內(nèi)置偏置電阻器的晶體管 Q1 (SRC1204)，這使得電路更加簡單。

圖 2可以通過使用單極電源和帶有內(nèi)置偏置電阻器的晶體管 Q1 (SRC1204) 來打開/關(guān)閉的 LPF 拓?fù)洹?/strong>