有源低通滤波器工作原理，有源低通滤波器的设计仿真
chanong
|很长一段时间我一直犹豫要不要写这个话题，主要是因为Active Filters已经是非常成熟的内容了，再写一遍就显得老生常谈了。然而，我经常看到学生在滤波器电路上犯错误。原因可能是大学模拟电路教材中对有源滤波器的介绍过于简单。例如，低通滤波器中经常使用压控电压源电路（称为Sallen-Key电路的电路），这是等阻、等容设计的一个例子，仅其截止频率为以下滤波器、巴特沃斯型、切比雪夫型等未知。学生在实际设计时常常会感到困惑，但当有疑问时，他们只好盲目地使用设计软件，而当实际调试时出现问题时，他们往往会不知所措。因此，我将写一些有关有源滤波器的文章，使内容尽可能简单，以便于阅读。欢迎专家、高手指出并指正错误。
第一篇文章将讨论低通滤波器。
巴特沃斯型低通滤波器
巴特沃斯型滤波器的幅频响应在通带内是平坦的（单调且不变），并且幅度在截止频率处下降3 dB。随着阶数增加，过渡区变得更陡。下图显示了巴特沃斯型低通滤波器的幅频响应。其中fc 是-3dB 截止频率，n 是滤波器阶数。
切比雪夫型低通滤波器
切比雪夫滤波器的幅频响应在通带内变化很小。下图显示了切比雪夫型低通滤波器的幅频特性。n的含义与巴特沃斯型滤波器的方程相符。fc称为等波纹通带截止频率。幅频特性在通带内的变化数量通常以分贝表示；变化越大，同一阶的过渡带越陡。
切比雪夫滤波器和巴特沃斯滤波器的比较：
巴特沃斯型滤波器的主要缺点是过渡区的陡度不是最优的，或者需要相对高的阶数才能获得所需的陡度。切比雪夫滤波器在同阶条件下可以获得比巴特沃斯滤波器更陡峭的过渡特性，但存在通带波动的缺点。
上面我们介绍了低通滤波器设计中频率特性（传递函数）设计的要点，下面我们将介绍一个具体的电路。由于电路太多，我先介绍一些典型的低通滤波器电路，但以后也会介绍状态变量电路、开关电容电路等电路。
另外，请注意，该电路使用电容器进行负反馈，因此应使用完全补偿的电压反馈运放，而不是非完全补偿的运放和电流反馈运放。这个电路有问题，导致它自激振荡（更多信息请参阅我的另一篇文章：《小议运放构成的放大器的频响与稳定性（续）》 http://bbs.eeworld.com.cn/thread-512862-1-1.html）。
勘误表：上面的w0 应该是wc
注：本电路的幅频特性为4阶幅频特性图。
勘误表：上面的w0 应该是wc
以上所有图文内容均系EEWORLD论坛网友gmchen原创，特此向他表示感谢。
欢迎关注微博@EEWORLD
如果您写过这样的原创文章，请关注我们的微信公众号：EEWORLD（电子工程世界）并回复“发送”。您也可以将原创文章发送至bbs_service@eeworld.com.cn。一旦您做出选择，我们就会为您提供帮助。你上了头条！
登录EEWORLD论坛与更多业内网友交流。