電壓控制通用濾波器-可連續(xù)改變截止頻率

電路的功能

通用濾波器是以簡化波濾器設(shè)計為目的，使基本電路集成化，把低通（LPF）、高頻（HPF）、帶通（BPF）、帶阻濾波器連接起來，便宜可自由選擇傳輸頻率特性。截止頻率FO的控制方式，對于市場上出售的產(chǎn)品，有電阻調(diào)諧數(shù)字設(shè)定以及從外部用模擬電壓進(jìn)行控制等。很容易制作高性能的濾波器。

把多個基本單元連接起來，制成截止頻率好的濾波器時，可把各個控制電壓端子并聯(lián)引出，用電阻規(guī)定各級相應(yīng)的Q值。

電路工作原理

濾波器的基本電路塊是OP放大器A1~4，它們都連成反相放大狀態(tài)參變量濾波器，由反相加法電路和反相積分電路控制。關(guān)于截止頻率FO的設(shè)定，以模擬乘法器為衰減器，控制積分輸入電壓。

乘法特性為X.Y/10，X、Y輸入端最大輸入電壓為10V。若從Y輸入10MV~10V的控制電壓，本電路中可設(shè)定10HZ~1KHZ的截止頻率。輸入微弱電壓時，若不高速失調(diào)電壓，穩(wěn)定工作范圍就會縮小。VO=10V時，為最高頻率根據(jù)FC=1/2πC1.RF，電容量取0.01UF，然后再確定RF的阻值。

Q值由R3確定，如果已經(jīng)決定了Q值，則可用R3=Q.R2求出R3，例如，把本電路進(jìn)行兩級級聯(lián)，構(gòu)成24DB/OCT巴特沃次濾波器，因為Q1=0.541，Q2=1.306，所以第一級R3的阻值為5.41K，第二級的R3為13.6K。

元件的選擇

對于電壓控制濾波器來說，可變電阻的特性最為重要在本電路中使用了模擬乘法器，所以失調(diào)電壓及漂移直接影響低頻率的穩(wěn)定度。AD532是內(nèi)部微調(diào)過的IC，省略了比例因子X.Y輸入失調(diào)調(diào)節(jié)電路等，但輸出端的調(diào)零電路必須有。實用的頻率可變范圍是100倍左右，如要達(dá)到1000倍，須增加Y輸入平衡。

狀態(tài)變量電路各級的GB積如果不大于一般濾波電路，就很難進(jìn)行高頻工作，所以當(dāng)變成數(shù)10KHZ以上的濾波器時，要把TL072改為寬帶OP放大器，通常積分器會產(chǎn)生振蕩，可用內(nèi)部相位補(bǔ)償元件或選擇參數(shù)時，保證A=1不至發(fā)生振蕩。

電阻可采用金屬膜電阻，電容器選用溫度系數(shù)小，允許誤差在±2~±1%的產(chǎn)品，具體說可采用苯乙烯電容器。如選用0.01UF的電容，體積會加大。對于穩(wěn)定度要求不高時，也可從普通聚酯薄膜電容中挑選。

調(diào)整

控制電壓VC假定為10V，并把濾波器輸入端接地，調(diào)整VR1和VR2，使各乘法器輸出端的失調(diào)電壓為零改變控制電壓VO后若輸出發(fā)生變化，乘法器的X.Y輸入端就會失去平衡。截止頻率的驗證的很簡單，可改變輸入頻率，然后讀出BEF輸出為零或最小時的頻率數(shù)，便可進(jìn)行檢驗。其他輸入端截止頻率的靈敏度因設(shè)定的Q值而異。