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當系統(tǒng)規(guī)格需要具有陡峭的頻率截止特性的低通濾波器時，工程師可以選擇具有銳過渡頻帶的“磚墻式”濾波器設計。例如，在調頻立體聲廣播系統(tǒng)中，基帶音頻的左右聲道中的低通濾波器應該具有至少 15kHz的-3dB截止頻率和低于0.3dB的通帶紋波，以及至少19kHz的阻帶起始頻率、大于50dB的阻帶衰減和對兩個聲道完全相同的相位響應。 濾波器應該提供可調增益，以便在音頻處理器的第一級把SNR提升到最高程度。濾波器的頻率響應還應該在19kHz包含陷波，以便在調頻副載波音頻導頻時衰減達到最大，從而把定相問題減小到最低程度。為了降低制造成本，濾波器應該在處理過程中不需要調節(jié)。如果不做耗時的調節(jié)，則常規(guī)的模擬有源濾波器設計無法以合理的成本和復雜性來達到這些目標。本設計實例概述了一種有源濾波器合成方法，它把濾波器的靈敏度降到了無源元件的公差范圍，并促成了廉價、高階、高選擇性的濾波器的制造。 設計過程的開始是選擇一種合適的無源濾波器拓撲結構——在本例中，是一種七階橢圓形濾波器，具有50Ω 輸入阻抗和輸出阻抗（圖1）。把阻帶頻率范圍的起始值設在18.72kHz，就能在19kHz立體聲導頻頻率產(chǎn)生陷波。利用以下公式來轉換每個元件的阻抗，可使濾波器的振幅對率響應特性保持不變。 作為轉換結果，所有電阻器都經(jīng)過轉換成為電容器，并且調節(jié)參數(shù)k的值就可以為10%公差部件的使用得出合理的電容值。在本例中，為 C1'選擇的值為2.2nF： 電感器轉換為電阻器，并且如果使用2%公差或更好的元件，就可以滿足電路的要求。電容器轉換為“超大電容器”，其阻抗呈現(xiàn)出1/s2相依性： 如果為無源濾波器選擇的拓撲包含最大數(shù)量的電感器，并使所有電容都參考接地，就能產(chǎn)生一種經(jīng)過轉換的濾波器，它由許多電阻器、幾個超大電容器、兩個普通電容器組成。您無法獲得現(xiàn)貨元件形式的超大電容器，但它的電氣模擬部分包含幾個運算放大器和電阻器（圖2）。以下公式定義了回轉器相對接地的輸入阻抗ZIN： 圖2顯示了濾波器的最后示意圖。電位器R1調節(jié)總增益，并且把電阻器R2和R26與電容器C1和C8并聯(lián)就可防止直流電阻斷。完成的濾波器設計使用了中等公差的電阻器、僅僅8個電容器、2個LF347四芯運算放大器——對于一個不需要元件調節(jié)就能達到其規(guī)格的七階有源濾波器而言，幾個放大器就足夠了。由于這種設計精確實現(xiàn)了音頻導頻抑制陷波，因此該濾波器在19kHz的衰減測量值超過了60dB。 |
