宽带有源带通滤波器设计

要求 有源带通滤波器，在3000～9000 Hz范围内，衰减的最大变化值为1dB，低于1000 Hz和高于18 000Hz范围内，最小衰减为35dB，增益为+20dB。

解 ①由于上截止频率和下截止频率之比远大于一个倍频程，因此该设计可以用低通滤波器和高通滤波器级联实现。频率响应指标被分解为单独的低通和高通设计，指标如下。

高通滤波器：在3000 Hz处最大衰减为1dB，在l000Hz以下最小衰减为35dB。

低通滤波器：在9000 Hz处最大衰减为1dB，在18 000Hz以上最小衰减为35dB。

②设计高通滤波器，首先计算陡度系数。

选择一个归一化低通滤波器，其过渡带特性可以在3：1的频率范围内完成从1dB到35dB的衰减，选择椭圆函数类型。例4.5中所设计的高通滤波器阐明了设计过程且可以满足本例的设计指标。电路如图1（a）所示。

③设计低通滤波器。低通滤波器陡度系数计算为：

选择一个归一化低通滤波器，其过渡带特性可以在2：1的频率范围内完成从少于1dB到高于35dB的衰减。图2。狃中的曲线表明，5阶0.5dB的归一化切比雪夫低通滤波器，在0.9rad/s处的衰减小于1dB且在1.8rad/s处的衰减大于35dB，满足设计指标。相应的有源滤波器见表1，如图1（b）所示。

对滤波器进行去归一化，首先计算FSF，由下式给出：

然后对滤波器进行去归一化，所有电容除以z×FSF，所有电感乘以Z/FSF，其中任意取z=104。去归一化电路如图1（c）所示。

④现在将低通和高通滤波器级联，完成设计。由于椭圆函数高通滤波器的RC网络实数极点必须使用缓冲器，且需要20dB的增益，使用图1（b）所示的同相放大器进行隔离。

最终的电路设计如图1（d）所示，其中的电阻值按照1%的标准值舍人。

图1 例5.10的宽带带通滤波器

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