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集成解决方案使模拟滤波器设计变得简单
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2022-11-18
李凤津
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这篇文章的类似版本发表在 2009 年 10 月号的这篇文章的类似版本发表在 2009 年 10 月号的电子产品电子产品杂志上。杂志上。模拟滤波器在电子信号合成子系统中发挥着重要作用，为 ADC 提供抗混叠和噪声滤波等功能，为 DAC 提供重构后滤波。¹不同的设计规范和要求决定了特定滤波器配置的使用。最流行的滤波器包括 Bessel、Butterworth 和 elliptic。模拟滤波器在电子信号合成子系统中发挥着重要作用，为 ADC 提供抗混叠和噪声滤波等功能，为 DAC 提供重构后滤波。¹不同的设计规范和要求决定了特定滤波器配置的使用。最流行的滤波器包括 Bessel、Butterworth 和 elliptic。贝塞尔低通滤波器提供具有无纹波通带和单调滚降的线性相位响应。这些特性使贝塞尔滤波器成为时域应用的理想选择。巴特沃斯低通滤波器在通带中具有最平坦的频率响应，具有比贝塞尔滤波器锐利得多的单调滚降。它们的相位响应随频率非线性变化。这些特性对基于振幅的应用没有任何问题。最后，椭圆低通滤波器具有几乎平坦的通带响应和极其陡峭的滚降特性。椭圆滤波器非常适合基于振幅的抗混叠应用。贝塞尔低通滤波器提供具有无纹波通带和单调滚降的线性相位响应。这些特性使贝塞尔滤波器成为时域应用的理想选择。巴特沃斯低通滤波器在通带中具有最平坦的频率响应，具有比贝塞尔滤波器锐利得多的单调滚降。它们的相位响应随频率非线性变化。这些特性对基于振幅的应用没有任何问题。最后，椭圆低通滤波器具有几乎平坦的通带响应和极其陡峭的滚降特性。椭圆滤波器非常适合基于振幅的抗混叠应用。连续时间有源滤波器的设计和构造提出了巨大的设计挑战，需要使用多个高性能运算放大器，周围环绕着许多匹配的紧容差无源元件。设计挑战包括选择最佳滤波器配置，以及使用专用软件进行滤波器合成。² 一种更简单的方法可能包括使用高度集成的 SCF（开关电容滤波器）——此类电路可以减少组件数量，使调整滤波器和调整系统功率变得更加容易。本文将检查过滤器实现，首先使用连续时间过滤器，然后使用 SCF 方法来显示性能和复杂性的差异。连续时间有源滤波器的设计和构造提出了巨大的设计挑战，需要使用多个高性能运算放大器，周围环绕着许多匹配的紧容差无源元件。设计挑战包括选择最佳滤波器配置，以及使用专用软件进行滤波器合成。² 一种更简单的方法可能包括使用高度集成的 SCF（开关电容滤波器）——此类电路可以减少组件数量，使调整滤波器和调整系统功率变得更加容易。本文将检查过滤器实现，首先使用连续时间过滤器，然后使用 SCF 方法来显示性能和复杂性的差异。如前所述，由于其特性，贝塞尔滤波器非常适合时域应用，因为它们在示波器/分析仪类型的测量中没有失真。然而，完美特性滤波器的代价是设计人员必须构建更高阶的贝塞尔滤波器（具有比巴特沃斯或椭圆滤波器更多的极点）以实现适当水平的阻带衰减。如前所述，由于其特性，贝塞尔滤波器非常适合时域应用，因为它们在示波器/分析仪类型的测量中没有失真。然而，完美特性滤波器的代价是设计人员必须构建更高阶的贝塞尔滤波器（具有比巴特沃斯或椭圆滤波器更多的极点）以实现适当水平的阻带衰减。图 1图 1
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