濾波器可以定義為:濾波器是一種選頻裝置,,可以使信號中特定的頻率成分通過,,而極大地衰減其他頻率成分。利用濾波器的這種選頻作用,可以濾除干擾噪聲或進行頻譜分析,。換句話說,凡是可以使信號中特定的頻率成分通過,,而極大地衰減或抑制其他頻率成分的裝置或系統(tǒng)都稱之為濾波器,。
通常,在低頻(<100 kHz)應(yīng)用中,,無源濾波器使用電阻和電容組成,。因此它被稱為無源RC濾波器。同樣,,對于高頻(> 100 kHz)信號,,無源濾波器可以設(shè)計為電阻 - 電感 - 電容組合。因此,,這些電路被稱為無源RLC電路,。通常使用三種濾波器設(shè)計:低通濾波器,高通濾波器和帶通濾波器,。
濾波器的作用
1,、將有用的信號與噪聲分離,提高信號的抗干擾性及信噪比,;
2,、濾掉不感興趣的頻率成分,提高分析精度,;
3,、從復(fù)雜頻率成分中分離出單一的頻率分量。
什么是Sallen-Key濾波器,,Sallen-key是設(shè)計有源濾波器設(shè)計的一種拓撲結(jié)構(gòu),,VCVS(Voltage-controlled voltage-source)濾波器的變種,由麻省理工學(xué)院林肯實驗室的R. P. Sallen and E. L. Key 在1955所提出,。
Sallen-key拓撲的特點:
高輸入阻抗
增益容易被配置
運放被配置為電壓跟隨(Voltage Follower)模式
這是Sallen-key濾波器的通用模型,。模型中運放被配置成電壓跟隨模式。
圖 1 顯示了 Sallen-Key 高通濾波器 (HPF) 如何僅使用一個額外的晶體管和電阻器即可打開/關(guān)閉,。
圖 1 Sallen-Key HPF 濾波器拓撲,,可以使用額外的晶體管和電阻器打開/關(guān)閉。
這個解決方案對于 Sallen-Key 濾波器來說似乎已經(jīng)足夠了,,因為拓撲結(jié)構(gòu)本身相當(dāng)簡單,。
這里的運算放大器是一個可編程運算放大器,具有一個灌入設(shè)置電流 I set(即通過設(shè)置電阻 R4 流入運算放大器的電流),。LM146 和 LM346 就是這種類型的運算放大器,。
使用源設(shè)置電流的運算放大器(如 LM4250)也可以與該電路的簡單鏡像修改一起使用,。例如,Q1 變?yōu)?PNP 型晶體管,,應(yīng)改為連接到 +E 端子,。
電阻R3代表運放關(guān)斷時的迂回方式。當(dāng)晶體管 Q1 截止時,,設(shè)定電流流入 I設(shè)定端子(引腳 9),。因此,運算放大器開啟并具有非常低的輸出阻抗,,該阻抗由分壓器中的電阻器 R3 組成,,可有效消除迂回方式(超過 80 dB),留下濾波后的輸出,。
如果晶體管 Q1 導(dǎo)通,則電流 I set流入 Q1 并且無法激活 I set端子,。這是因為我設(shè)置的端子的閾值電壓(0.8V 到 0.9V) ,。因此,運算放大器關(guān)閉,,其輸出有效地與電路斷開,。
現(xiàn)在輸出由電阻 R3 和負載阻抗組成的分壓器決定。為了強調(diào)這一點,,下一個級聯(lián)顯示為緩沖區(qū),,這不是強制性的。注意:濾波器的元件(R1 和 C1)與電阻 R3 并聯(lián),,這一點不可忽略,。
LPF 的一個版本如圖 2 所示。它使用單極電源和帶有內(nèi)置偏置電阻器的晶體管 Q1 (SRC1204),,這使得電路更加簡單,。
圖 2可以通過使用單極電源和帶有內(nèi)置偏置電阻器的晶體管 Q1 (SRC1204) 來打開/關(guān)閉的 LPF 拓撲。
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