如何使用SaberEXP软件实现有源低通滤波器的设计?

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描述

概述

本实例使用SaberEXP软件描述了有源低通滤波器的工作原理。通过级联一阶和二阶滤波器来显示提高滤波器阶数的效果。

RC滤波器

图1 五阶有源低通滤波器

介绍

在设计低通滤波器时,尤其是将其级联以增加频率衰减时,衰减是关键问题。有源滤波器的优点是增益大于1,可以补偿衰减。

在该示例中,添加了多个阶数以增加同相有源低通滤波器电路的频率滚降。

该设计分为几个电路,以简化构建过程。SaberEXP的Design Examples里面有这个例子。

1.first_order_lowpass.xdsn

此设计表示具有放大功能的一阶有源低通滤波器。电路的频率响应将与无源RC滤波器的频率响应相同。输出幅度通过通带增益增加(图2)。

RC滤波器

图2 一阶有源低通滤波器

2.second_order_lowpass.xdsn

本设计是一种二阶有源低通滤波器。其频率响应与一阶滤波器相同。阻带衰减将是40 dB/decade时一阶滤波器的两倍(图3)。

RC滤波器

图3 二阶有源低通滤波器

3.third_order_lowpass.xdsn

本设计是一种三阶有源低通滤波器。将一阶和二阶滤波器级联以获得三阶滤波器。总增益是一阶和二阶滤波器增益的乘积(图4)。

RC滤波器

图4 三阶有源低通滤波器

4.four_order_lowpass.xdsn

此设计是五阶有源低通滤波器。将两个二阶滤波器和一个一阶滤波器级联以获得一个五阶滤波器。图1显示了五阶有源低通滤波器。

设计

设计规格见下表:

RC滤波器

我们可以将一阶和二阶滤波器电路级联在一起形成高阶滤波器。滤波器的总增益等于每级的乘积。

验证

使用SaberEXP中的PAC环路分析工具,可以很方便的实现滤波器的环路相应分析。

一阶滤波器的响应如下:

RC滤波器

二阶滤波器的响应如下:

RC滤波器

三阶滤波器的响应如下:

RC滤波器

五阶滤波器的响应如下:

RC滤波器

结论

本例设计了一个五阶有源低通滤波器,并对其频率响应进行了仿真,以测量设计截止频率之后的衰减。这些滤波器的两个主要版本(一阶和二阶)级联形成一个五阶滤波器。PAC分析用于产生滤波器幅度与频率的关系曲线图,并测量滚降斜率。

可以将设计从SaberEXP导出到SaberRD,以进行进一步的详细实施,具有特征性组件的验证,可靠性和功能安全性分析。

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