二階高通巴特沃茲濾波器

1、巴特沃茲二階有源高通濾波電路的設(shè)計(jì)與仿真摘要：本文給出了巴特沃茲二階有源高通濾波器的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)實(shí)例，通 過multisim電路仿真試驗(yàn)?zāi)軌虻玫揭粋€(gè)性能優(yōu)良的二階有源高通濾波器，并在 Altium Designer中設(shè)計(jì)出了印刷電路板（PCB）。關(guān)鍵詞：有源；高通濾波器；設(shè)計(jì)；仿真1、概述濾波器，是一種用來消除干擾雜訊的器件，將輸入或輸出經(jīng)過過濾而得到純 凈的直流電。對(duì)特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除的電路，就是 濾波器，其功能就是得到一個(gè)特定頻率或消除一個(gè)特定頻率。而有源濾波器在濾 波的同時(shí)還能對(duì)信號(hào)起放大作用。在各種經(jīng)典濾波器類型中，巴特沃斯濾波器 是通頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)曲線最

2、大限度平坦，沒有起伏，而在阻頻帶則逐漸 下降為零的濾波器。2、設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)流程由于現(xiàn)在巴特沃茲低通濾波器的設(shè)計(jì)已經(jīng)有了完整的計(jì)算公式與圖表，所以 設(shè)計(jì)模擬高通巴特沃茲濾波器時(shí)可先將要設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)通過某種頻率轉(zhuǎn)換關(guān) 系轉(zhuǎn)換成模擬低通濾波器的技術(shù)指標(biāo)，并依據(jù)這些技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)出低通濾波器的 轉(zhuǎn)移函數(shù)，然后在依據(jù)頻率轉(zhuǎn)換關(guān)系變成所要設(shè)計(jì)的濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)，得出轉(zhuǎn) 移函數(shù)后可和電路的轉(zhuǎn)移函數(shù)相比較，從而確定各種器件的參數(shù)。設(shè)計(jì)步驟1、高通濾波器轉(zhuǎn)移函數(shù)的確定由于濾波器的幅頻特性都是頻率的偶函數(shù)，通過入和n軸上各主要頻率點(diǎn)的對(duì)應(yīng) 關(guān)系可得入n =1.因此，可將高通濾波器的頻率n轉(zhuǎn)換成低通濾波器的頻率入，

3、 通帶與阻帶衰減a p, a s保持不變?？紤]到對(duì)稱性可得H(s)=G(p)其中 p=。p/sG 0又查表得二階低通巴特沃茲濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)為G(p)= p 2 + *p + 1所以二階高通巴特沃茲濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)為H(s)=一其中H0是任5 2 + C S+ 2Q C意增益因子，3 c是截止頻率，Q是品質(zhì)因數(shù)2、壓控電壓源二階有源高通濾波器圖形如下其傳輸函數(shù)為:AuoS 2Au(s) =111S 2 + (+ (1 - Auo)S +RC RCRC RRCC12 21 112 12AuoS 2S2 + c S+ 2Q C歸一化的傳輸函數(shù)為：Au（sz）=Auo其中S =通帶增益:A 1 RA

4、uo=1+ 通過對(duì)比得截止角頻率:J% R2 CC 2=2n fc1 + 1QT R2 C1R2 C 21+ (1 一 Auo)R1C1（1）（2）3、設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)一個(gè)有源高通巴特沃茲濾波器，指標(biāo)為：通帶截止頻率 fC=1kHz，通 帶電壓放大倍數(shù)Auo=2，階數(shù)為2,通帶最大衰減為3dB.一一.一 、2解：因?yàn)殡A數(shù)N=2，由以上公式對(duì)比得Q=W2又 Auo=2，所以 R3=R4對(duì)于本例，兩個(gè)方程（1）和（2），四個(gè)未知數(shù)，所以可先取電容的值，一般電容的值低于1uf可?。篊1=C2=C = 0.01uf聯(lián)立方程3 c= =2n fc汽 R2 CC 2臭=-+ - + (1 - Auo)-Q R

5、2 C1 R2 C 2RC1兩個(gè)方程兩個(gè)未知數(shù)，將C、fc、Q、Auo的數(shù)值帶入解得R1=18.2K R2=13.9K 為了達(dá)到靜態(tài)平衡，減小輸入偏置電流及其漂移電路的影響: 取 R3=R4=R2 等于 13.9K 至此該電路的參數(shù)確定完畢。4、電路仿真通過multisim電路仿真試驗(yàn)?zāi)軌虻玫揭粋€(gè)性能優(yōu)良的巴特沃茲二階有源高 通濾波器。使之在1000Hz時(shí)衰減為dB.-WM 13J9kOVDDVDD通過波特儀觀察如下:5、PCB板的設(shè)計(jì)設(shè)置相關(guān)選項(xiàng)得出該圖的PCB版圖6、結(jié)論通過設(shè)計(jì)的有源二階高通巴特沃茲濾波器，給出了設(shè)計(jì)有源二階高通巴特沃 茲濾波器的基本設(shè)計(jì)方法，步驟，經(jīng)過電路仿真我們?cè)O(shè)計(jì)的有源二階高通巴特沃 茲濾