關于多級低通有源濾波器的增益及Q值排序的深入思考

作者：Michael Steffes 時間：2011-10-17 來源：電子產品世界

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　　在各級增益分配中對要求的運算放大器帶寬的考慮

本文引用地址：http://www.j9360.com/article/124645.htm

　　圖 1 所示的設計要成功實施，必須估算出最低的放大器閉環帶寬。如果要求放大器帶寬乘數是目標 Fo 的 100 倍到 200 倍，就比較容易實現。更為復雜的設計會根據該級增益和目標 Q 值來計算目標帶寬，從而得到放大器帶寬隨 Fo 和 Q 值變化而變化的理想靈敏度。

　　帶寬乘數計算隨 Q 值變化(在給定增益下)的示例見圖 2。該圖顯示的是圖 1 電路的帶寬與 Fo 之比，其目的是提供恰好足夠的帶寬，實現高精度的濾波器實施方案，從而在帶寬變化為 15% 的情況下，Fo 變化不超過 2%(參考資料 3)。使用帶寬裕量高于本設計的放大器當然是可以的，不過其目的是降低成功設計的門檻。

　　圖 2. 所需的運算放大器帶寬與增益和 Q 值

　　要注意的是，本圖重點強調帶寬。這樣可以使用電流反饋放大器 (CFA) 或電壓反饋放大器 (VFA) 器件來實現 SKF 拓撲。CFA 器件在一定的增益范圍內，能夠保持恒定的閉環帶寬，故特別適合用于實現高增益。本圖(根據參考資料 1 的算法得出)在這個方面表現得特別明顯。舉例來說，在增益為 2，Q 值為 0.5 的情況下，它只需要 7 倍的帶寬裕量。在 25 倍帶寬裕量下，增益可以達到10，Q 值達到 4.5。這些相對適度的設計裕量允許使用更多種類的物理器件來實現特定的濾波器標準，但需要使用某些支持該帶寬的組件調整算法，才能達成濾波器的設計標準。采用理想等式來計算阻容值的設計流程需要放大器帶寬具有更大的裕量。

　　若使用 VFA 器件，需要進行如下修正：將每個數據點與增益相乘，得到所需的增益帶寬積與 Fo 的比例。如圖 3 所示，所有的曲線都上移并展開。