嘗試設計有源濾波器？

如果您需要設計有源濾波器，可能要面臨巨大挑戰，尤其是在手動(dòng)完成濾波器計算時(shí)。需要考慮的變量非常多。

看看圖 1，您需要解決這些、甚至更多問(wèn)題。這可能看起來(lái)很不可思議，甚至有點(diǎn)自討苦吃，但事實(shí)上我已經(jīng)完成了這些類(lèi)型的計算，而且每種濾波器都會(huì )很輕易消耗掉我數小時(shí)的時(shí)間。

一個(gè)比較好的方法是使用網(wǎng)站上提供的眾多軟件程序之一。這確實(shí)是個(gè)更為有效的方法，但在開(kāi)始之前，您需要考慮一下您想用濾波器程序做什么。

我的觀(guān)點(diǎn)是根據個(gè)人經(jīng)驗以及對客戶(hù)需求的了解，確定工具應包含的內容。我們利用這一信息定義 TI最新 WEBENCH 濾波器設計工具(所提供最穩健濾波器設計工具之一)的適用范圍。

以下是一些我們確認的重要需求：

●最少要有低通、高通、帶通和帶阻(陷波)濾波器。

●能控制頻率響應以及極數。

●各類(lèi)近似濾波器，例如 Bessel、Butterworth、Chebyshev、線(xiàn)性相位和/或 Transitional Gaussian 濾波器。

●不同近似類(lèi)型間的圖形對比。

●提供實(shí)際建議電阻器及電容器值的完整電路圖。

●各種電路拓撲，例如 Sallen-Key 和多種反饋設計。

●針對設計方案確定的適當實(shí)際組件。

●最終濾波器電路的 SPICE 仿真模型。

因而讓我們來(lái)看看 WEBENCH 濾波器設計工具如何滿(mǎn)足這些需求。

這是您使用該工具的登陸視圖。

您將在頁(yè)面的左側看到工具的入門(mén)指導。如果您想直接啟動(dòng)工具，可繼續選擇濾波器類(lèi)型(低通、高通、帶通或帶阻)并點(diǎn)擊“開(kāi)始設計”。

濾波器設計工具要求頁(yè)面

軟件將轉入 WEBENCH 濾波器設計工具程序的“濾波器設計工具要求”頁(yè)面。在這里，您可選擇具體的濾波器特性(圖 3)。

需要時(shí)，您可在該頁(yè)改變?yōu)V波器類(lèi)型(低通、高通、帶通或帶阻 {3.A})。

請注意屏幕右側濾波器幅度與頻率圖形表示的對比 (3.B)?？纯丛撘晥D左下側，衰減部分允許您在帶阻部分的轉角頻率之后編程轉角頻率與衰減速度 (3.C)。

另外，還可通過(guò)選擇“選擇濾波器響應”按鈕來(lái)選擇濾波器階數 (3.D)。

填完所有條目后，您可點(diǎn)擊“啟動(dòng)濾波器設計”按鈕。

濾波器設計工具觀(guān)察器頁(yè)面

完成這些選擇后，工具會(huì )轉入濾波器設計工具觀(guān)察器頁(yè)面(圖 4)。該頁(yè)包含六個(gè)面板：優(yōu)化器、改變輸入、調整結果、高級制圖、解決方案與圖表。所有這些面板都可提供有用的選項，但我們主要介紹圖 4 中標出的三個(gè)部分。

在濾波器響應解決方案部分，您會(huì )看到幾個(gè)近似濾波器類(lèi)型(Butterworth、Bessel和Chebyshev濾波器等)。

在開(kāi)始選擇近似類(lèi)型時(shí)，您可能會(huì )對性能圖部分感興趣?？稍谠搮^域對濾波器響應解決方案部分的濾波器進(jìn)行增益、相位、群延遲以及建立時(shí)間方面的對比。此外，您還可在修改輸入面板中重新編寫(xiě)條目。

準備工作完成后，點(diǎn)擊解決方案面板中的“選擇”按鈕來(lái)選擇近似類(lèi)型。

濾波器設計工具設計摘要頁(yè)面

現在是了解濾波器具體內容的時(shí)候了。在程序的設計摘要頁(yè)面中，您會(huì )立即看到已完成的濾波器電路(圖 5.A)。

在這里，您可保持 Sallen-Key 電路拓撲或在濾波器拓撲選擇區域 (5.B) 中將其變?yōu)槎喾答佂負?。您還可在該區域中選擇電阻器和/或電容器的精確參數。點(diǎn)擊“更新”按鈕保存更改。

這時(shí)可以結束了嗎?如果您選擇結束，這就好了。您會(huì )在該視圖底部看到完整的材料清單 (BOM) (5.C)。該材料清單包括您電路中的所有組件以及制造商、部件號、價(jià)格和可選擇的替代部件。如果選擇，您可改變電路中的任何或全部組件。

如果您希望看到濾波器的仿真結果，只需點(diǎn)擊該頁(yè)頂部的仿真圖標 ( )。

濾波器設計工具的仿真頁(yè)面

點(diǎn)擊圖標后，會(huì )出現濾波器設計工具設計摘要頁(yè)面。共有三種仿真算法可供選擇，然而閉環(huán)頻率曲線(xiàn)會(huì )立即出現(圖 6)。

閉環(huán)濾波器幅度與相位曲線(xiàn)所出現的頻率范圍是轉角頻率 30 個(gè)頻率的上下浮動(dòng)范圍(針對低通濾波器)。另外兩種仿真算法提供一個(gè)濾波器正弦波輸入信號和一個(gè)脈沖信號。在所有這三個(gè)使用實(shí)例中，您都可修改輸入信號頻率、幅度以及其它定時(shí)問(wèn)題。