概述

本實(shí)例使用SaberEXP軟件描述了有源低通濾波器的工作原理。通過(guò)級(jí)聯(lián)一階和二階濾波器來(lái)顯示提高濾波器階數(shù)的效果。

圖1 五階有源低通濾波器

介紹

在設(shè)計(jì)低通濾波器時(shí)，尤其是將其級(jí)聯(lián)以增加頻率衰減時(shí)，衰減是關(guān)鍵問(wèn)題。有源濾波器的優(yōu)點(diǎn)是增益大于1，可以補(bǔ)償衰減。

在該示例中，添加了多個(gè)階數(shù)以增加同相有源低通濾波器電路的頻率滾降。

該設(shè)計(jì)分為幾個(gè)電路，以簡(jiǎn)化構(gòu)建過(guò)程。SaberEXP的Design Examples里面有這個(gè)例子。

1.first_order_lowpass.xdsn

此設(shè)計(jì)表示具有放大功能的一階有源低通濾波器。電路的頻率響應(yīng)將與無(wú)源RC濾波器的頻率響應(yīng)相同。輸出幅度通過(guò)通帶增益增加（圖2）。

圖2 一階有源低通濾波器

2.second_order_lowpass.xdsn

本設(shè)計(jì)是一種二階有源低通濾波器。其頻率響應(yīng)與一階濾波器相同。阻帶衰減將是40 dB/decade時(shí)一階濾波器的兩倍（圖3）。

圖3 二階有源低通濾波器

3.third_order_lowpass.xdsn

本設(shè)計(jì)是一種三階有源低通濾波器。將一階和二階濾波器級(jí)聯(lián)以獲得三階濾波器?？傇鲆媸且浑A和二階濾波器增益的乘積（圖4）。

圖4 三階有源低通濾波器

4.four_order_lowpass.xdsn

此設(shè)計(jì)是五階有源低通濾波器。將兩個(gè)二階濾波器和一個(gè)一階濾波器級(jí)聯(lián)以獲得一個(gè)五階濾波器。圖1顯示了五階有源低通濾波器。

設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)規(guī)格見(jiàn)下表：

我們可以將一階和二階濾波器電路級(jí)聯(lián)在一起形成高階濾波器。濾波器的總增益等于每級(jí)的乘積。

驗(yàn)證

使用SaberEXP中的PAC環(huán)路分析工具，可以很方便的實(shí)現(xiàn)濾波器的環(huán)路相應(yīng)分析。

一階濾波器的響應(yīng)如下：

二階濾波器的響應(yīng)如下：

三階濾波器的響應(yīng)如下：

五階濾波器的響應(yīng)如下：

結(jié)論

本例設(shè)計(jì)了一個(gè)五階有源低通濾波器，并對(duì)其頻率響應(yīng)進(jìn)行了仿真，以測(cè)量設(shè)計(jì)截止頻率之后的衰減。這些濾波器的兩個(gè)主要版本（一階和二階）級(jí)聯(lián)形成一個(gè)五階濾波器。PAC分析用于產(chǎn)生濾波器幅度與頻率的關(guān)系曲線圖，并測(cè)量滾降斜率。

可以將設(shè)計(jì)從SaberEXP導(dǎo)出到SaberRD，以進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)實(shí)施，具有特征性組件的驗(yàn)證，可靠性和功能安全性分析。