中心論題：

• 如何選擇抗混淆濾波器的放大器
• 如何考慮增益帶寬和轉換速率

解決方案：

• 確定截止頻率
• 評估轉換速率

對一個模擬信號進行數字化時，在該模擬信號到達ADC之(zhi)前(qian)可(ke)使(shi)用(yong)一(yi)款(kuan)低(di)通(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)來(lai)阻(zu)止(zhi)帶(dai)外(wai)噪(zao)聲(sheng)混(hun)淆(xiao)錯(cuo)誤(wu)的(de)發(fa)生(sheng)，並(bing)防(fang)止(zhi)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)出(chu)現(xian)疊(die)加(jia)性(xing)高(gao)頻(pin)噪(zao)聲(sheng)。如(ru)果(guo)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)噪(zao)聲(sheng)超(chao)過(guo)轉(zhuan)換(huan)器(qi)采(cai)樣(yang)頻(pin)率(lv)的(de)二(er)分(fen)之(zhi)一(yi)，那(na)麼(me)其(qi)噪(zao)聲(sheng)幅(fu)度(du)保(bao)持(chi)不(bu)變(bian)
，但(dan)是(shi)信(xin)號(hao)出(chu)現(xian)混(hun)淆(xiao)時(shi)頻(pin)率(lv)就(jiu)會(hui)改(gai)變(bian)。在(zai)對(dui)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)數(shu)字(zi)化(hua)以(yi)後(hou)，您(nin)就(jiu)無(wu)法(fa)再(zai)通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)一(yi)款(kuan)數(shu)字(zi)濾(lv)波(bo)器(qi)來(lai)降(jiang)低(di)帶(dai)內(nei)噪(zao)聲(sheng)。因(yin)此(ci)，您(nin)必(bi)須(xu)要(yao)記(ji)住(zhu)這(zhe)樣(yang)一(yi)條(tiao)經(jing)驗(yan)法(fa)則(ze)：“無用輸入
；無用輸出”。
　　
為一個有源低通濾波器電路選擇正確的運算放大器(op amp)是shi重zhong中zhong之zhi重zhong
，特te別bie是shi當dang您nin通tong讀du放fang大da器qi產chan品pin說shuo明ming書shu並bing瀏liu覽lan所suo有you相xiang關guan規gui範fan時shi。我wo於yu數shu天tian前qian閱yue讀du了le放fang大da器qi產chan品pin說shuo明ming書shu，該gai產chan品pin說shuo明ming書shu竟jing然ran一yi共gong有you24條規範！事實上，在為您的有源低通濾波器選擇合適的放大器時

，在開始階段隻需要考慮2條重要規範。一旦您根據這兩條規範選定放大器以後
，在做出最終決定以前
，還有兩條規範是您需要考慮到的。
　
有源二階低通濾波器中最常使用的拓撲結構是：（1）非反相Sallen-Key結構以及（2）反相多反饋結構[1]。如(ru)果(guo)您(nin)需(xu)要(yao)的(de)是(shi)一(yi)款(kuan)更(geng)高(gao)階(jie)濾(lv)波(bo)器(qi)，那(na)麼(me)可(ke)以(yi)對(dui)以(yi)上(shang)兩(liang)種(zhong)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)進(jin)行(xing)級(ji)聯(lian)。在(zai)設(she)計(ji)中(zhong)使(shi)用(yong)以(yi)上(shang)任(ren)一(yi)種(zhong)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)時(shi)
，您(nin)在(zai)一(yi)開(kai)始(shi)就(jiu)應(ying)該(gai)考(kao)慮(lv)到(dao)的(de)兩(liang)個(ge)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)規(gui)範(fan)分(fen)別(bie)為(wei)：（1）增益帶寬乘積以及（2）轉換速率。在選擇放大器之前，要先確定濾波器截止頻率(fCUT)，亦稱為–3 dB頻率。濾波器設計方案
，如FilterProTM [3]，可用於確定濾波器的電容和電阻值。
　　
在確定截止頻率大小後，選擇一款具有合理帶寬的放大器就比較容易了。當Q < 1（見圖1）時
，放大器(fAMP)的增益帶寬乘積必須最少為100 x增益x fCUTx ki。當Q > 1時，fAMP= 100 x增益x (fCUT/ai) xÖ[(Qi2– 0.5)/(Qi2– 0.25)]，其中
，在微分濾波器(partial filter)傳輸函數中

，ai為ith的係數，同時Qi為ith微分濾波器的分解因子(quality factor)。運算放大器的增益帶寬乘積可以參見各個產品說明書的規格表。
　
除(chu)了(le)要(yao)注(zhu)意(yi)帶(dai)寬(kuan)，您(nin)還(hai)應(ying)該(gai)對(dui)放(fang)大(da)器(qi)轉(zhuan)換(huan)速(su)率(lv)的(de)影(ying)響(xiang)進(jin)行(xing)評(ping)估(gu)。這(zhe)樣(yang)可(ke)以(yi)確(que)保(bao)您(nin)的(de)濾(lv)波(bo)器(qi)不(bu)會(hui)由(you)於(yu)轉(zhuan)換(huan)限(xian)製(zhi)而(er)產(chan)生(sheng)信(xin)號(hao)失(shi)真(zhen)。放(fang)大(da)器(qi)轉(zhuan)換(huan)速(su)率(lv)取(qu)決(jue)於(yu)內(nei)部(bu)IC電(dian)流(liu)及(ji)電(dian)容(rong)。當(dang)較(jiao)大(da)的(de)信(xin)號(hao)在(zai)放(fang)大(da)器(qi)中(zhong)進(jin)行(xing)傳(chuan)輸(shu)時(shi)
，內(nei)部(bu)電(dian)流(liu)將(jiang)對(dui)這(zhe)些(xie)內(nei)部(bu)電(dian)容(rong)進(jin)行(xing)充(chong)電(dian)。這(zhe)個(ge)充(chong)電(dian)過(guo)程(cheng)的(de)速(su)度(du)取(qu)決(jue)於(yu)放(fang)大(da)器(qi)內(nei)部(bu)電(dian)阻(zu)值(zhi)、電容容量和電流強度。為了確保您的有源濾波器沒有處在一個轉換狀態下
，應選擇一款轉換速率≥(πVOUT P-PfCUT)的放大器，這種情況下，VOUT P-P表示在濾波器的截止頻率以下達到預期的峰至峰輸出電壓擺幅。
　　
在使用Sallen-Key濾波器電路時，另外兩種規範也會對您的濾波器電路產生影響，即輸入共模電壓範圍(VCMR)和輸入偏置電流(IB)。在Sallen-Key這種配置中
，VCMR會限定您的輸入信號的範圍。此外，輸入偏置電流還會對外部電源電阻進行導電。由IB誤差產生的壓降會以一個額外輸入偏置電壓的形式出現。同時，需注意該電路有高頻饋通。
　　
通過遵循這些簡單的指南，您會發現成功地設計一款高效的低通濾波器並不困難，並且您很快就會得到一款高效的電路。 

 

圖1通過級聯一階和/或二階濾波器您可以構建一款多階模擬濾波器。您可以利用濾波器係數計算出放大器所需的帶寬