1、運(yùn)算放大器與有濾波器（更新）作者:日期:圖1-1運(yùn)算放大器基本結(jié)構(gòu)1、差動(dòng)式輸入級(jí)：提高共模信號(hào)抑制能力，經(jīng)常采用采用雙輸入雙輸出形式。2、電壓放大級(jí)：提供高的電壓增益，以保證運(yùn)放的運(yùn)算精度。3、輸出級(jí)：提高輸出功率。通常由 PNP和NPN兩種極性的三極管或復(fù)合管組 成，以獲得正負(fù)兩個(gè)極性的輸出電壓或電流。二、運(yùn)算放大器的性能指標(biāo)：1、輸入偏置電流(Input Bias Current), I舊：是指當(dāng)輸出電壓為0時(shí)，差動(dòng)放 大級(jí)的兩輸入靜態(tài)電流的平均值，也就是指差動(dòng)放大電路中三級(jí)管的基極工作電流，正常情況下運(yùn)放的輸入偏值電流在10nA1uA之間，通常是由輸入電阻和反饋電阻提供，從而限制了運(yùn)放

2、的輸入電阻和反饋電阻的阻值，因此在實(shí)際中不能將運(yùn)放的反饋電阻選擇的過(guò)大，一般選擇 K 級(jí)。如果要達(dá)到 pA級(jí)，通常前級(jí)放大器使用電壓型控制器件(FET),這樣就可以使用大的 輸入電阻和反饋電阻。2、輸入失調(diào)電流(Input Offset Current), IIO：是指當(dāng)輸出電壓為0時(shí)，兩個(gè) 輸入端的靜態(tài)基極電流之差，反映輸入級(jí)差分對(duì)管不對(duì)稱(chēng)程度，一般為 1nA0.1uA,在實(shí)際應(yīng)用中一般要求Iio越小越好。3、輸入失調(diào)電壓(Input Offset Voltage ) ,Vio：在室溫以及標(biāo)準(zhǔn)電源電壓下，輸入電壓為0時(shí)，為了使輸出電壓也為0,需要在輸入段施加的補(bǔ)償電壓，該 電壓就是輸入失調(diào)電

3、壓，用來(lái)表征放大器內(nèi)部的對(duì)稱(chēng)性。在實(shí)際中，對(duì)高放 大倍數(shù)的運(yùn)算放大器進(jìn)行偏置補(bǔ)償是十分困難的，原因一：微小的錯(cuò)誤調(diào)節(jié) 也會(huì)導(dǎo)致過(guò)補(bǔ)償或者欠補(bǔ)償，導(dǎo)致差動(dòng)信號(hào)進(jìn)一步被放大；原因二：偏置電 壓對(duì)溫度的依賴(lài)性比較大，即我們經(jīng)常說(shuō)的輸入失調(diào)電壓溫漂。4、輸入失調(diào)電壓的溫度漂移（簡(jiǎn)稱(chēng)輸入失調(diào)電壓溫漂）aVIO:是指在給定的溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電壓的變化與溫度變化的比值。該參數(shù)實(shí)際是輸入失調(diào) 電壓的補(bǔ)充，便于計(jì)算在給定的工作范圍內(nèi)，放大電路由于溫度變化造成的 漂移大小。一般運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓溫漂在 ±1020卜V/之間，精密運(yùn)放的輸 入失調(diào)電壓溫漂小于±1pV/5、輸入失調(diào)電流的溫度漂

4、移（簡(jiǎn)稱(chēng)輸入失調(diào)電流溫漂）：是指在給定的溫度范圍 內(nèi)，輸入失調(diào)電流的變化與溫度變化的比值。 該參數(shù)實(shí)際是輸入失調(diào)電流的補(bǔ) 充，便于計(jì)算在給定的工作范圍內(nèi)，放大電路由于溫度變化造成的漂移大小。 輸入失調(diào)電流溫漂一般只是在精密運(yùn)放參數(shù)中給出，而且是在用于直流信號(hào)處 理或是小信號(hào)處理時(shí)才需要關(guān)注。6、輸入阻抗：運(yùn)算放大器的輸入阻抗分為共模輸入阻抗和差模輸入阻抗 。共模 輸入阻抗是指運(yùn)放工作在輸入信號(hào)時(shí)（即運(yùn)放兩輸入端輸入同一個(gè)信號(hào)），共模輸入電壓的變化量與對(duì)應(yīng)的輸入電流變化量之比。在低頻情況下，它表現(xiàn)為共模電阻。差模輸入阻抗是指運(yùn)放工作在線(xiàn)性區(qū)時(shí)， 兩輸入端的電壓變化量與 對(duì)應(yīng)的輸入端電流變化量的比

5、值。差模輸入阻抗包括輸入電阻和輸入電容， 在 低頻時(shí)僅指輸入電阻。在實(shí)際看到運(yùn)放參數(shù)僅給出輸入電阻（差模輸入電阻） 參數(shù)。7、輸出阻抗：是指運(yùn)放工作在線(xiàn)性區(qū)時(shí)，在運(yùn)放的輸出端加信號(hào)電壓，這個(gè)電 壓變化量與對(duì)應(yīng)的電流變化量的比值。 在低頻時(shí)僅指運(yùn)放的輸出電阻，通常在 資料中看到的是運(yùn)放的輸出電阻， 它用來(lái)表征運(yùn)放的帶載能力。對(duì)于電壓型運(yùn) 放來(lái)說(shuō)輸出電阻越小帶載能力越強(qiáng)， 對(duì)于電流型運(yùn)放來(lái)說(shuō)輸出電阻越大，帶載 能力越強(qiáng)。8、轉(zhuǎn)換速率（Slew Rate） Sr：放大器的閉環(huán)情況下，輸入為最大信號(hào)，輸出 電壓對(duì)時(shí)間比值，用來(lái)衡量放大器的響應(yīng)速度。9、共模抑制比(Common Mode Rejecti

6、on Ratio), CMRR ：放大器對(duì)差模信號(hào)的 電壓放大倍數(shù)Aud與對(duì)共模信號(hào)的電壓放大倍數(shù) Auc之比，稱(chēng)為共模抑制比。 用來(lái)說(shuō)明差動(dòng)放大電路抑制共模信號(hào)的能力(抗干擾的能力)。差模信號(hào)電壓放大倍數(shù)Aud越大，共模信號(hào)電壓放大倍數(shù) Auc越小，則CMRR越大。此 時(shí)差分放大電路抑制共模信號(hào)的能力越強(qiáng)，放大器的性能越好。當(dāng)差動(dòng)放大電路完全對(duì)稱(chēng)時(shí)，共模信號(hào)電壓放大倍數(shù) Auc=0,則共模抑制比CCMRoo ,這 是理想情況，實(shí)際上電路完全對(duì)稱(chēng)是不存在的，共模抑制比也不可能趨于無(wú)窮 大，典型值一般不會(huì)大于140dB。電路對(duì)稱(chēng)性越差，其共模抑制比就越小，抑 制共模信號(hào)(抗干擾)的能力也就越差。

7、10、開(kāi)環(huán)差模電壓增益，Aod：開(kāi)環(huán)差模電壓增益Aod指在無(wú)外加反饋情況下的直 流差模增益，它是決定運(yùn)算精度的重要指標(biāo)，通常用分貝表示，即，201gVAod =Vi Vi2不同功能的運(yùn)放，A0d相差懸殊，高質(zhì)量的運(yùn)放可達(dá)140dB。11、最大差模輸入電壓VIdmax：是指集成運(yùn)放的反相和同相輸入端所能承受的最 大電壓值。如果輸入電壓超過(guò)這個(gè)電壓值，運(yùn)放輸入級(jí)某一側(cè)的BJT將出現(xiàn)發(fā)射結(jié)的反向擊穿，而使運(yùn)放的性能顯著惡化，甚至可能造成永久損壞，利 用平面工藝支撐的NPN管約為 5V左右，而橫向的BJT可達(dá) 30V以上。12、單位增益帶寬積BWg：是指下降3dB時(shí)所對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率稱(chēng)為增益帶寬積， 對(duì)

8、于高性能的運(yùn)放一般在兆級(jí)以上。三、運(yùn)算放大器的種類(lèi)1、按制作工藝分類(lèi)按照制造工藝，集成運(yùn)放分為雙極型、 COMS型和BiFET型三種，其中雙 極型運(yùn)放功能強(qiáng)、種類(lèi)多，但是功耗大；CMOS運(yùn)放輸入阻抗高、功耗小，可以 在低電源電壓下工作；BiFET是雙極型和CMOS型的混合產(chǎn)品，具有雙極型和 CMOS型運(yùn)放的優(yōu)點(diǎn)。2、按照工作原理分類(lèi)(1)電壓放大型：輸入是電壓，輸出回路等效成由輸入電壓控制的電壓源， F007, LM324和MC14573屬于這類(lèi)產(chǎn)品。(2)電流放大型：輸入是電流，輸出回路等效成由輸入電流控制的電流源，例如：LM3900。(3)跨導(dǎo)型：輸入是電壓，輸出回路等效成輸入電壓控制的電

9、流源，例如：LM3080。(4)互阻型：輸入是電流，輸出回路等效成輸入電流控制的電壓源，例如：AD80093、按照性能指標(biāo)分類(lèi)(1)高輸入阻抗型：對(duì)于這種類(lèi)型的運(yùn)放，要求開(kāi)環(huán)差模輸入電阻不小于1M ,輸入失調(diào)電壓Vos不大于10mV。實(shí)現(xiàn)這些指標(biāo)的措施 主要是在電路結(jié)構(gòu)上，輸入級(jí)采用結(jié)型或MOS場(chǎng)效應(yīng)管，這類(lèi)運(yùn) 放主要用于模擬調(diào)解器、采樣保持電路、有源濾波器中。例如：F3030O(2)低漂移型：對(duì)這類(lèi)運(yùn)放的要求是：輸入失調(diào)電壓溫漂 型OS <2 V/ C, dT輸入失調(diào)電流溫漂 d絲 <200pA/C, Aod 120dB, Kcmrr 110dB。 dT實(shí)現(xiàn)這些功能的措施通常是，

10、在電路結(jié)構(gòu)上除采用超管和低噪聲 差動(dòng)輸入外，還采用熱匹配設(shè)計(jì)和低溫度系數(shù)的精密電阻，或在 電路中加入自動(dòng)控溫系統(tǒng)以減小溫漂。這種類(lèi)型的運(yùn)放主要用于 毫伏級(jí)或更低的微弱信號(hào)的精密檢測(cè)、精密模擬計(jì)算以及自動(dòng)控 制儀表中。目前，采用調(diào)制型的第四代自動(dòng)穩(wěn)零運(yùn)放，可以獲得0.1 V/ C的輸入失調(diào)電壓溫漂。例如：FC72、F032、XFC78、OP07 和 OP27。(3)高速型：對(duì)于這類(lèi)運(yùn)放，要求轉(zhuǎn)換速率 SR>30V/ s,單位增益帶寬>10MHz。實(shí)現(xiàn)高速的措施主要是，在信號(hào)通道中盡量采用NPN管，以提高轉(zhuǎn)換速率；同時(shí)加大工作電流，使電路中各種電容上的 電壓變化加快。高速運(yùn)放用于快速

11、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、高速采樣 保持電路、鎖相環(huán)精密比較器和視頻放大器中。 例如：F715、F722、F3554等，(4)低功耗型：對(duì)于這種類(lèi)型的運(yùn)放，要求在電源電壓為15V時(shí)，最大功耗不大于6mW;或要求工作在低電源電壓時(shí)，具有低的靜態(tài)功耗并保持良好的電氣性能。在電路結(jié)構(gòu)上，一般采用外接偏置電 阻和用有源負(fù)載代替高阻值的電阻。在制造工藝上，盡量選用高電 阻率的材料，減少外延層以提高電阻值，盡量減小基區(qū)寬度以提高 值。低功耗的運(yùn)放一般用于對(duì)能源有嚴(yán)格限制的遙測(cè)、遙感、生物醫(yī)學(xué)和空間技術(shù)設(shè)備中。例如：F253、F012、FC54、XFC75 ,ICL7600(5)高壓型：為得到高的輸出電壓或大的

12、輸出功率，在電路設(shè)計(jì)和制 作上需要解決三極管的耐壓、動(dòng)態(tài)工作范圍等問(wèn)題，在電路結(jié)構(gòu) 上常采取以下措施：利用三極管的 CB結(jié)和橫向PNP的耐高壓性 能；用單管串接的方式來(lái)提高耐壓；用場(chǎng)效應(yīng)管作為輸入級(jí)。例 如：F1536、F143 和 BG315, D41。四、幾種常用運(yùn)算放大器參數(shù)舉例：參數(shù)型號(hào)輸入 失調(diào) 電壓 (uV)輸入 失調(diào) 電流 (nA)輸入 偏值 電流 (nA)輸入噪聲電壓UV p-p共模 抑制 比 (dB)轉(zhuǎn)換速率(V/uS)單位增 益帶寬 積(MHz)成本(元)OP07601.220.35uVp-p1260.30.62.8NJM458050051000.8uVrms1105150

13、.66NJM5532500102001008102.3從上表可以看出OP07的輸入失調(diào)電壓非常小，因此常用于小信號(hào)放大，主要用在話(huà)筒開(kāi)關(guān)導(dǎo)唱檢測(cè)。在音頻運(yùn)放NJM4580和NJM5532,可以看出NJM5532應(yīng)用于對(duì)音頻要求比較高的場(chǎng)合，大多數(shù)應(yīng)用在 KTV的機(jī)頂盒中，對(duì)于其他機(jī)頂盒中音頻運(yùn)放使用 NJM4580 即可。視頻運(yùn)放：AD8091 (單通道視頻運(yùn)放)的基本參數(shù)：參數(shù)輸入輸入輸入轉(zhuǎn)換共模差分差分0.1dB成本失調(diào)失調(diào)偏值速率抑制增益相位平坦增(元)電壓電流電流V/us比誤差面中竟(mV)(nA)(uA)(dB)(%)(度)(Hz)AD80911.71001.4170880.030.

14、03>10M1.81從上圖可以看出視頻運(yùn)放要求高轉(zhuǎn)換速率，在0-6MHz帶寬內(nèi)增益是平坦的，且相移要小。五、反饋在集成運(yùn)放中的應(yīng)用實(shí)際中使用集成運(yùn)放組成的電路中，總要引入反饋，以改善放大電路性能， 因此掌握反饋的基本概念與判斷方法是研究集成運(yùn)放電路的基礎(chǔ)。1、反饋的基本概念(1)什么是電子電路中的反饋：在電子電路中，將輸出量的一部分或全部通過(guò)一定的電路形式饋 給輸入回路，與輸入信號(hào)一起共同作用于放大器的輸入端，稱(chēng)為反饋。(2)正反饋與負(fù)反饋：若放大器的凈輸入信號(hào)比輸入信號(hào)小，則為負(fù)反饋，反之若放 大器的凈輸入信號(hào)比輸入信號(hào)大，則為正反饋。就是說(shuō)若 Xi<Xd , 則為正反饋，若Xi

15、>Xd ,則為負(fù)反饋。(3)直流反饋與交流反饋若反饋量只包含直流信號(hào)，則稱(chēng)為直流反饋，若反饋量只包含 交流信號(hào)，就是交流反饋。直流反饋一般用于穩(wěn)定工作點(diǎn)，而交流 反饋用于改善放大器的性能，所以研究交流反饋更有意義， 2、反饋的判斷反饋極性的判斷，就是判斷是正反饋還是負(fù)反饋。判斷反饋極性的方法是瞬時(shí)極性法： 其方法是，首先規(guī)定輸入信號(hào)在某一時(shí) 刻的極性，然后逐級(jí)判斷電路中各個(gè)相關(guān)點(diǎn)的電流流向與電位的極性， 從而得到 輸出信號(hào)的極性；根據(jù)輸出信號(hào)的極性判斷出反饋信號(hào)的極性； 若反饋信號(hào)使凈 輸入信號(hào)增加，就是正反饋，若反饋信號(hào)使凈輸入信號(hào)減小，就是負(fù)反饋。例如，在圖1-2a所示的電路中首先設(shè)

16、輸入電壓瞬時(shí)極性為正，所以集成運(yùn) 放的輸出為正，產(chǎn)生電流流過(guò) R2和R1,在R1上產(chǎn)生上正下負(fù)的反饋電壓 Vf, 由于Vd=ViVf, Vf與Vi同極性，所以Vd<Vi,凈輸入減小，說(shuō)明該電路引入 負(fù)反饋。在圖1-2b所示的電路中首先設(shè)輸入電壓 Vi瞬時(shí)極性為正，所以集成運(yùn)放的 輸出為負(fù)，產(chǎn)生電流流過(guò)R2和R1,在R1上產(chǎn)生上負(fù)下正的反饋電壓 Vf,由于Vd=ViVf, Vf與Vi極性相反，所以Vd>Vi ,凈輸入減小，說(shuō)明該電路引入正 反饋。在圖1-2c所示的電路中首先假設(shè)ii的瞬時(shí)方向是流入放大器的反相輸入端Vn,相當(dāng)于在放大器反相輸入端加入了正極性的信號(hào)，所以放大器輸出為負(fù)，

17、放大器輸出的負(fù)極性電壓使流過(guò) R2的電流if的方向是從Vn節(jié)點(diǎn)流出，由于ii= id +if,有id=ii - if,所以ii>i d,就是說(shuō)凈輸入電流比輸入電流小，所以電路引入負(fù)反饋b)Rc)10圖1-4反相比例運(yùn)算電路圖12幾種反饋形式電路圖3、負(fù)反饋電路的作用：負(fù)反饋對(duì)放大電路的性能影響很大，除可以改變放大器 的輸入、輸出電阻外，還可以穩(wěn)定放大倍數(shù)、展寬頻帶、減小非線(xiàn)性失真。 特別是當(dāng)反饋深度很大時(shí)，改善的效果更加明顯，但是事情都是一分為二的,反饋深度很大時(shí)，容易引起放大電路的不穩(wěn)定，產(chǎn)生自激振蕩。4、四種常見(jiàn)的反饋電路類(lèi)型:(1)電壓串聯(lián)負(fù)反饋(2)電流并聯(lián)負(fù)反饋(3)電壓并聯(lián)負(fù)

18、反饋(4)電流串聯(lián)負(fù)反饋六、幾種常見(jiàn)信號(hào)放大電路：分析方式：虛短、虛斷1、反相輸入比例運(yùn)算：電路如圖 利用“虛斷”概念，由圖得利用“虛地”概念Vi VN/Vi i1 -R1R1VN Vo Vo i fRfRf導(dǎo)出RfVo ViR雖然集成運(yùn)放有很高的輸入電阻，但是并聯(lián)反饋降低了輸入電阻，這時(shí)的a)輸入電阻為Ri= Ri o2 .同相比例運(yùn)算電路圖1-5同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路見(jiàn)圖1-531,利用“虛斷”的概念有ii利用“虛短”的概念有ii0 VNRVNVoRfVp苒ViVi同VoRT則輸出電壓為:RfVo (1 -)ViRi=oo。由于信號(hào)加Ri由于是串聯(lián)反饋電路，所以輸入電阻很大，理想

19、情況下 在同相輸入端，而反相端和同相端電位一樣，所以輸入信號(hào)對(duì)于運(yùn)放是共模信號(hào) 這就要求運(yùn)放有好的共模抑制能力若將反饋電阻Rf和Ri電阻去掉，就成為圖1-5b所示的電路，該電路的輸出全部反饋到輸入端，是電壓串聯(lián)負(fù)反饋。有Rl=oo、Rf=0可知vo=vi ,就是輸出 電壓跟隨輸入電壓的變化，即電壓跟隨器3 .加法運(yùn)算電路反相加法電路由圖1-6所示。由圖可知i i i2i3i fiiViRi2Vi2R2i3Vi3R3ifVoRf所以有VoRf* RiV2R2N1若 Ri=R2=R3=Rf=R 則有RfVo 一(Vii Vi2 Vi3R該電路的特點(diǎn)是便于調(diào)節(jié)。Vi4)圖1-6加法電路4.減法運(yùn)算電

20、路利用差動(dòng)放大電路實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算的電路如圖所示。由圖有ViiVnRiVnVoRfVi2VpR2VpR3圖1-7減法電路由于VN=VP,所以RfR3(i 記)(RRR3)Vi2Rf 一Vii Ri當(dāng) Ri=R2=R3=Rf 時(shí)VoV2 Vii5、三種放大電路優(yōu)缺點(diǎn)比較(i)同相放大器：同相放大器具有高輸入阻抗特點(diǎn)，但由于阻抗高， 易受雜散電磁場(chǎng)的影響而精度不足。所以，同相放大器常用于前 置放大器，偶爾用于電路中作為阻抗變換或隔離級(jí)，常用電壓跟 隨器中。(2)反相放大器：反相放大器優(yōu)點(diǎn)是性能穩(wěn)定，缺點(diǎn)是輸入阻抗比較 低，但一般能夠滿(mǎn)足大多數(shù)場(chǎng)合的要求，因此在電路中應(yīng)用較多(3)差動(dòng)放大器：差動(dòng)放大器

21、輸入阻抗較低，但可用其構(gòu)成儀用放大 器，而具有高共模抑制比，高輸入阻抗和可變?cè)鲆娴纫幌盗袃?yōu)點(diǎn)七、有源濾波器有源濾波通常是由RC網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)算放大器組成。其功能是讓一定頻率范圍內(nèi) 的信號(hào)通過(guò)，抑制或急劇衰減此頻率范圍以外的信號(hào)。主要分為低通、高通、帶 通和帶阻等四種形式，下面論述或舉例均以低通濾波器為例。1、兩種常用的濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)介紹：(1) Sallen-Key 電路結(jié)構(gòu):圖1-8a二階增益K=1的S-K電路圖 圖18b二階增益K=1+R4/R3電路圖18圖1-8a和圖1-8b分別是增益為1 和 1 + R4/R3 的二階 Sallen- Key 的電路結(jié)構(gòu)形式，電路的截至頻率fc和Q值如下:

22、fc 1 2 R1C1R2C2QRR2C1C2 (RC2 R2c2 RC1(1 K)要求在使用過(guò)程中要確保增益K< 1+(R 1C2 R2c2)/RC1 ,否則會(huì)引起自激振蕩，導(dǎo)致系統(tǒng)工作不正常。(2) MFB (無(wú)限增益多路反饋)電路結(jié)構(gòu):圖1-9二階MFB電路圖電路特性如下：增益：K= R2/R1截至頻率：fc 1/2 JR2C1R3c2Q 化 Q jRRCG - RCi R2C1 R3CiK)(3)優(yōu)缺點(diǎn)：1)、在單位增益系統(tǒng)中，S-K濾波器具有很高精度，運(yùn)放充當(dāng)緩 沖器輸出，而MFB濾波器通過(guò)R2/R1來(lái)確定增益，因此精 度比較差。2)、在單位增益系統(tǒng)中，S-K濾波器比MFB所需

23、要的器件少。3)、如果增益比較大，S-K濾波器會(huì)容易出現(xiàn)振蕩，而 MFB濾 波器不會(huì)出現(xiàn)振蕩，具有較高的穩(wěn)定性。(4)兩種電路結(jié)構(gòu)建議使用范圍：1)、MFB有源濾波器適用于對(duì)元件敏感較小的系統(tǒng)中。2)、Sallen-Key有源濾波器適用對(duì)于增益精度要求比較高、或者 是單位增益、或者是Q值較低(例如Q<3)的系統(tǒng)中。2、三種常用的濾波器特點(diǎn)：(1)巴特沃思有源濾波器：巴特沃思濾波器特性是單調(diào)的，且在同頻帶內(nèi)比較平坦，對(duì)于 高階巴特沃思濾波器的幅頻特性仍然是單調(diào)的，且在通頻帶內(nèi)更為 平坦。一般表達(dá)式為：| Au(co)|?=AupV( 1 +(co/wp)2n)下圖給出2階、5階、7階的巴特

24、沃斯濾波器幅頻特性示意圖：切比雪夫在通帶或者阻帶上頻率響應(yīng)響應(yīng)幅度有起伏，在p且接近p時(shí)下降較陡。他的幅頻特性一般可表示為：|Au(a>)|?=K2 A/( 1 +fiCn( o)/Wp)-)下圖給出3階和4階的切比雪夫幅頻特性示意圖：0.10.20.512 f/fp(3)貝塞爾有源濾波器：貝塞爾濾波器的特點(diǎn)是相頻特性在一段頻率范圍內(nèi)線(xiàn)性度好，且相移比巴特沃思或切比雪夫的相移小，同時(shí)其階躍響應(yīng)沒(méi)有過(guò)程現(xiàn)象，因此常用于音頻 DAC輸出端的平滑濾波器，或音頻 ADC輸入端的抗混疊濾波器方面，是一種 出色的選擇。2、三種濾波器比較總結(jié)：巴特沃思濾波器：優(yōu)點(diǎn)：在通頻帶內(nèi)提供一個(gè)平坦的幅頻特性，而

25、且在通頻帶內(nèi)性能 很好，他的脈沖響應(yīng)比切比雪夫好，衰減率比貝塞爾好。缺點(diǎn)：對(duì)于階躍響應(yīng)存在過(guò)沖和振鈴。切比雪夫：優(yōu)點(diǎn)：在通頻帶之外衰減比巴特沃思要快。缺點(diǎn)：在通頻帶之內(nèi)有波動(dòng)，在階躍響應(yīng)存在可接受的振鈴信號(hào)。貝塞爾：優(yōu)點(diǎn)：階躍響應(yīng)好：非常小的過(guò)沖和振鈴。缺點(diǎn)：通頻帶之外衰減率比較慢。3、幾款常用的濾波器輔助設(shè)計(jì)軟件：(1) FilterLab： Microchip 公司出品，只提供幅頻和相頻特性曲線(xiàn)， 可以利用向?qū)нM(jìn)行設(shè)計(jì)，也可以根據(jù)自己實(shí)際要求手動(dòng)設(shè)置各種 值，對(duì)于各種參數(shù)有一定的限制，比較適合低頻濾波器的設(shè)計(jì)， 但應(yīng)該可以滿(mǎn)足大多數(shù)的應(yīng)用了。(2) FilterCAD : Linear公司

26、出品，在集成濾波器設(shè)計(jì)中應(yīng)用非常廣的 軟件，提供設(shè)計(jì)向?qū)В奖憧焖僭O(shè)計(jì)集成濾波器，具有相頻、幅 頻和群延遲曲線(xiàn)，頻率軸可選擇線(xiàn)性和對(duì)數(shù)兩種模式，比較適用 開(kāi)關(guān)電容濾波器的設(shè)計(jì)。(3) FilterPro : TI公司出品，操作簡(jiǎn)單，直觀明了，也是一款不錯(cuò)濾 波器設(shè)計(jì)軟件。(4) Filter Solutions : Nuhertz公司出品，據(jù)了解功能非常齊全，需 要付費(fèi)使用。(5) Filter Wiz Pro : Schematica公司出品，據(jù)了解非常好用，需要 付費(fèi)注冊(cè)使用，如果不注冊(cè)，電阻和電容的值非常有限。4、有源濾波電路設(shè)計(jì)流程：在濾波器的電路設(shè)計(jì)過(guò)程，推薦使用輔助軟件進(jìn)行濾波器的

27、設(shè)計(jì)，優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，直觀，高效，修改方便。下面結(jié)合FilterLab軟件為例介紹有源濾波器的設(shè)計(jì)過(guò)程：(6) 根據(jù)實(shí)際的需要提出和明確技術(shù)指標(biāo)。(7) 單擊【Filter菜單下【desigri選項(xiàng)，進(jìn)入濾波器設(shè)計(jì)。(8) 選擇濾波器的模型和類(lèi)型：選擇【Filter Specification標(biāo)簽提供以 下設(shè)計(jì)：Approximation頁(yè)面下選擇濾波器的形式： Butterworth, Bessel, Chebychev。 在 Selectivity 頁(yè)面下選擇濾波器的類(lèi)型： Lowpass,Highpass,Bandpass 在 Overall Filter 框中輸入所需要增益，但最 大增益只允許10V/V o如果在 Approximation下選擇使用Bessel濾波器， 只提供Lowpass模型。(9) 設(shè)置濾波器的參數(shù)：選擇【Filter Parameter3標(biāo)簽下進(jìn)行電路參數(shù) 的設(shè)置。如果選擇Force Filter Order,只能進(jìn)彳T階數(shù)(0-8階)、通頻帶的 衰減(范圍0.01dB3dB)、和通頻帶的帶寬(范圍 01MHz)進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果沒(méi)有選擇Force Filter Order,可以進(jìn)彳T階數(shù)（0-8階）、通頻帶的衰減 （0.013dB）、通頻帶的帶寬（01MHz）、截至頻率（01MHz）、截至 頻段的衰減（-10-100dB）等設(shè)計(jì)。如果選擇的是 Besse