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一种高阶MFB高通有源滤波器相位调节方法

2021-03-24

随着电子技术的发展,模拟有源滤波器的设计技术已经非常成熟,大量的文献资料可供设计者参考,并出现了多款模拟有源滤波器设计软件,大大降低了这类电路的设计门槛和难度。但由于实际使用元器件精度和容差的影响,想要制作出一款高质量、高性能、且与设计指标高度吻合的模拟有源滤波器并非易事。某些场合下,需要对元件值进行微调才能使电路满足指标要求。本文从一种基于MFB电路结构的六阶切比雪夫高通有源滤波器设计实例入手,从滤波器传递函数出发,考察相位-元件敏感度关系,讨论了产生多个滤波器之间相位不一致性的成因及其敏感程度,通过数值计算方法总结规律,提出并实践了一种相位调节方法,使得滤波器适用于阵列应用中对相位一致性要求较高的场合。实际经验表明,该方法切实可行,成本和复杂度均在可接受范围内。1滤波器设计滤波器主要指标有:高通滤波器,单位增益,截止频率100Hz,50Hz衰减不小于40dB,带内纹波不大于1dB,多个滤波器之间通带内相位不一致性不大于4。滤波器元件参数设计并不复杂,可以有多种手段设计出多种形式的滤波器,本文利用现有的滤波器软件设计。TI(TexasInstrumentsIncorporated)曾经发布过一款免费的有源滤波器设计软件FilterPro,借助该软件,可以快速地设计出所需滤波器的电路形式、元件参数、滤波器频响特性评估等[1]。将滤波器指标输入到软件,并适当调整元件参数到合理范围,可快速得到6阶MFB高通0.5dB纹波的切比雪夫有源滤波器电路。电路由3级相同拓扑结构的二阶节串联而成,如图1所示。每个二阶节具有相同的电路结构,其中二阶节电路如图2所示,3级电路参数见表1[2]。

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