4阶Cheby-shev有源滤波器的设计方案

高性能滤波器是现代信号处理的一种基本电路，传统的设计思想和方法运算量大，实现困难。在信号处理的各种应用中，电子线路的输入信号都含有各种频率分量，其包含的分量有有用信号和干扰信号。对于无用的信号需将其滤除或尽量地抑制到最低，这种对无用频率分量加以滤除或抑制的电路就是滤波器。Chebyshev有源滤波器有特定的中心频率信号，抑制和滤除其它频段的信号，在各种电子电路、自动控制电路中应用广泛。

利用OrCAD/Pspice将电路原理图绘制完成就可以使用实现电路的仿真分析。在电路的分析和优化设计中，可以随时调整电路结构，再次进行模拟分析，最终达到设计要求。其中Probe模块，可以在模拟结束后显示结果信号波形。而且，还可以对波形进行各种运算处理，包括提取电路特性参数，分析电路特性参数和最大增益分布直方图。它可以对电路进行高性能的分析，是模拟电路分析的高级形式，可以对模拟结果再分析处理，以提取更多的信息。文中设计也应用了此模块，进行了Monte Carlo分析。

1 一阶低通滤波器

一阶低通滤波器由RC电路和放大器组成，电路原理，如图1所示。系统函数为

式(1)ω0=2πf0=1/R3C1中为特征频率，Aup=1+R1/R2为通带电压增益，取电源电压V-=-15 V，V+=15 V。画出一阶低通滤波器的幅频特性，如图2所示。

由图2可知，当归一化频率f0≥940 kHz时，幅频特性的斜率为20 dB/10倍频，衰减的速度比较快，与理想的矩形幅频特性相差较远，过渡带较宽，如果有通带外信号，其衰减速度比较慢。故一阶低通滤波器只能用于性能要求不高的场合，若要求特性下降斜率大，对通带外信号衰减速度快，则只能应用二阶或者更高阶的滤波器电路。

2 二阶低通滤波器

二阶低通滤波器由两个RC和放大电路组成，电路原理，如图3所示。采用正反馈技术将f0点附近的电压增益值提高，形成压控电源低通滤波器。压控电压源电路具有高输入阻抗、低输出阻抗的特点，对运放特性的理想程度要求比较低，如图3所示。

作者：王好德 史 琳   来源：电子科技