Sallen—Key低通滤波器高频馈通现象的原因及解决
【摘要】本文分析了S allen-Key型低通滤波器出现高频衰减不足即高频馈通现象产生的原因。通过Tina-T I软件模拟验证并给出解决上述现象常用的三种解决方法。在实际设计滤波器电路时有一定的参考意义。
【关键词】 S alle n-Key滤波器;低通滤波器;高频馈通;Tina-TI
1.引言
S allen-Key二阶低通滤波器是工程上应用最广泛的滤波器之一其电路原型是利用电压反馈运算放大器及RC元件构成优点是电路结构简单通带增益、极点角频率和品质因数的表达式简洁而且品质因数调节方便可调范围大。
当设计一个模拟低通抗混叠滤波器时通常希望它的幅度增益在滤波器的转折频率后一直下降。对于S allen-Key滤波器的确可以衰减转折频率和某个频点
这个频点比转折频率更高间的信号但在该高频点后滤波器的幅度增益开始随着频率的增加而增加 即高频馈通现象。
本文分析了Sallen-Key低通滤波器产生的高频馈通现象的原因并且通过TI公司的SPIC E仿真软件Tina-TI进行仿真验证快速且直观的反应出了这种高频馈通现象。通过给出的三种常见解决方法有效的抑制了高频馈通现象。
2.S allen-Key低通滤波器高频馈通现象产生的原因
以OPA227运放为例如图1所示为一个典型的S alle n-Key低通滤波器。
图1典型S allen-Key低通滤波器
该电路的增益曲线如图2所示。
图2典型S allen-Key低通滤波器增益曲线
考虑到S allen-Key型滤波器的拓扑结构实际上有两条路径产生了Vo ut一条是忽略了输出阻抗的运放输出 它主宰了前半部分“正常”的增益曲线;另一条是流过R 1和C 2的电流注入到运放闭环输出阻抗Zo上的结果它主宰了“上扬”的后半部分增益曲线。在100K频率附近前既是理想的滤波器增益曲线。我们知道放大器的特性随着频率的升高放大器的开环增益下降它的闭环输出阻抗开始增加。所以随着闭环输出电阻Zo的增加 当其上的电压等于运放的正向输出电压此时开始Zo上的电压将占主导地位因为运放的增益持续降低信号难以通过运放将选择更容易到达输出端的路径此时开始增益曲线的斜率将跟随着Zo增加的斜率。直到运放的开环增益降为0的频率开始 Zo保持恒定增益曲线保持稳定。
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