帶通濾波器電路圖設(shè)計（一）

傳統(tǒng)的帶通濾波器設(shè)計方法中涉及了很多復(fù)雜的理論分析和計算。針對上述缺點，介紹一種使用EDA軟件進行帶通濾波器的設(shè)計方案，詳細(xì)闡述了使用FilterPro軟件進行有源帶通濾波器電路的設(shè)計步驟，然后給出了在Proteus中對所設(shè)計的濾波器進行仿真分析和測試的方法。測試結(jié)果表明，使用該方法設(shè)計的帶通濾波器具有性能穩(wěn)定。設(shè)計難度小等優(yōu)點，也為濾波器的設(shè)計提供了一個新的思路。

帶通濾波器是一種僅允許特定頻率通過，同時對其余頻率的信號進行有效抑制的電路。由于它對信號具有選擇性，故而被廣泛地應(yīng)用現(xiàn)在電子設(shè)計中。但是，帶通濾波器的種類繁多，各個類型的設(shè)計差異也很大，這就導(dǎo)致了在傳統(tǒng)濾波器的設(shè)計方法中不可避免地要進行大量的理論計算與分析，不但損失了寶貴的時間，同時也提升了電路的設(shè)計門檻。為了解決上述弊端，本文介紹了一種使用FilterPro和Proteus相結(jié)合的有源帶通濾波器的設(shè)計方案，隨著EDA技術(shù)的不斷發(fā)展，這種方法的優(yōu)勢也將越來越明顯。

圖1 ?使用理想運放的帶通濾波器

電路原理圖如圖1所示。然后可在Proteus中搭建電路進行仿真分析，前面已經(jīng)提到，F(xiàn)ilterPro生成的濾波器中的運放使用的理想運放模型，所以仿真時需要先用理想運放進行分析，然后再進行替換。

圖2 ?實際搭建的濾波器電路

設(shè)計中運放選擇TI產(chǎn)品典型的通用雙放LM358，LM358里面包括兩個高增益、獨立的、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運放，適用于電壓范圍很寬的單電源，而且也適用于雙電源工作方式，特點方面具有低輸入偏置電流、低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流，它的共模輸入電壓范圍較寬，差模輸入電壓范圍等于電源電壓范圍，單電源供電電壓3-32V，雙電源供電±1.5-±16V，單位增益帶寬為1MHz，適用于一般的帶通濾波器的設(shè)計，同時具有低功耗的功能，對于設(shè)計階數(shù)相對高一些的帶通濾波器的話，可以選用TI的四運放LM324，其性能與LM358大體相同，應(yīng)用起來節(jié)省空間。對于運放的要求此設(shè)計不是特別高，只要運放的頻率滿足低通的截止頻率即可，如果精確度要求高的話那么首先運放的供電電壓要足夠穩(wěn)定，或者選擇精密運放，如TLC274A，否則通用的即可，例如推薦TI的LM224四運放。

巴特沃斯帶通濾波器幅頻響應(yīng)在通帶中具有最平幅度特性，但是從通帶到阻帶衰減較慢，如果對于過渡帶要求稍高，可以增加階數(shù)來實現(xiàn)，否則改選用切比雪夫濾波電路。

下面討論設(shè)計兩種帶通濾波器，其一為二階低通濾波器和二階高通濾波器組成的四階帶通濾波器，如下圖：

圖 3 ?四階帶通濾波器