作为信号处理课程的一部分,我正在构建一个三阶切比雪夫带阻滤波器。我们通过使用三个级联 Bainter 电路来实现这一点。虽然不是课程的一部分,但我对 Bainter 电路的增益有疑问。
我正在尝试编写一个脚本,该脚本将使用拐角频率和最大整体增益作为设计规则自动选择组件,但在计算整体增益时存在一些问题。
要计算 Bainter 级的整体增益,我是否可以简单地计算出三个运算放大器部分的单独增益?那么整体收益将是三个个人收益的乘积?
作为信号处理课程的一部分,我正在构建一个三阶切比雪夫带阻滤波器。我们通过使用三个级联 Bainter 电路来实现这一点。虽然不是课程的一部分,但我对 Bainter 电路的增益有疑问。
我正在尝试编写一个脚本,该脚本将使用拐角频率和最大整体增益作为设计规则自动选择组件,但在计算整体增益时存在一些问题。
要计算 Bainter 级的整体增益,我是否可以简单地计算出三个运算放大器部分的单独增益?那么整体收益将是三个个人收益的乘积?
要计算 Bainter 级的整体增益,我是否只需计算出三个运算放大器部分的单独增益。那么整体收益将是三个个人收益的乘积?
简短的回答是: 是的,您可以(可能)单独分析它们。
当问级联多个模拟滤波器级会发生什么时,要问的问题是:第一级的源阻抗是多少,第二级的负载阻抗是多少?如果一个电路级具有大而复杂的输出阻抗,那么用另一个级加载它可以改变它的行为。当使用无源滤波器时,这是一个大问题:除非每一级的负载阻抗明显大于前一级的源阻抗,否则级联无源滤波器部分将导致每一级的行为发生复杂的变化。
基于运算放大器的电路的吸引力之一是运算放大器通常具有非常低的输出阻抗。对于理想运算放大器,输出阻抗为零。此外,运算放大器输入本身通常具有非常高的输入阻抗,理想情况下是无限大的。这意味着输出由运算放大器驱动的电路部分通常可以级联,而无需一个级改变另一级的行为。
考虑一下这个 Bainter 缺口的示意图(取自 Analog Devices 的出版物):
“陷波”由运算放大器的输出驱动。因此该电路将具有非常小的输出阻抗。换句话说,“陷波”处的电压对所连接的负载相对不敏感。这个输出阻抗几乎肯定会远低于输入阻抗。
因此,在设计阶段,您可以分别分析多个级联陷波电路,并将它们的传递函数简单地组合在一起。以这种方式完成设计后,您可能希望在 SPICE 中模拟整个电路,以检查由于运算放大器不理想等原因导致的行为。
参考
这就是我最后所做的。
在构建 Bainter 的一个阶段时,我知道第一个运算放大器是一个单位反相缓冲器。所以我可以很容易地检查它的性能。我知道接下来的两个阶段分别是高通和低通。我不确切知道它们会以什么频率中断,但我可以大致检查它们的性能。
将 Bainter 放在一起后,我就可以使用 Matlab 计算直流增益和阶跃响应。我在实际的 Bainter 上测量了这两个特性并进行了比较。如果它们相当接近,我就进入下一个 Bainter 阶段并重复。
一旦构建了所有三个 Bainter 级(对于 3 阶滤波器),我按照 DC 增益从最低到最高的顺序连接它们。
最后,我得到了一个相当准确的切比雪夫滤波器。
感谢您的输入。