有源濾波器裝置設計

1. 有源濾波器設計

眾所周知，信號存在沿信號線或者PCB線下面傳輸的特性，即便我們可能並不熟悉單端模式布線策略，單端這個術語將信號的這種傳輸特性與差模和共模兩種信號傳輸方式區別開來，後面這兩種信號傳輸方式通常更為復雜。

差分和共模方式

差模信號通過一對信號線來傳輸。一個信號線上傳輸我們通常所理解的信號;另一個信號線上則傳輸一個等值而方向相反(至少在理論上是這樣)的信號。差分和單端模式最初出現時差異不大，因為所有的信號都存在迴路。

單端模式的信號通常經由一個零電壓的電路(或者稱為地)來返回。差分信號中的每一個信號都要通過地電路來返回。由於每一個信號對實際上是等值而反向的，所以返回電路就簡單地互相抵消了，因此在零電壓或者是地電路上就不會出現差分信號返回的成分。

共模方式是指信號出現在一個(差分)信號線對的兩個信號線上，或者是同時出現在單端信號線和地上。對這個概念的理解並不直觀，因為很難想像如何產生這樣的信號。這主要是因為通常我們並不生成共模信號的緣故。共模信號絕大多數都是根據假想情況在電路中產生或者由鄰近的或外界的信號源耦合進來的雜訊信號。共模信號幾乎總是“有害的”，許多設計規則就是專為預防共模信號出現而設計的。

差分信號線的布線

通常(當然也有一些例外)差分信號也是高速信號，所以高速設計規則通常也都適用於差分信號的布線，特別是設計傳輸線1這樣的信號線時更是如此。這就意味著我們必須非常謹慎地設計信號線的布線，以確保信號線的特徵阻抗沿信號線各處連續並且保持一個常數。

在差分線對的布局布線過程中，我們希望差分線對中的兩個PCB線完全一致。這就意味著，在實際應用中應該盡最大的努力來確保差分線對中的PCB線具有完全一樣的阻抗並且布線的長度也完全一致。差分PCB線通常總是成對布線，而且它們之間的距離沿線對的方向在任意位置都保持為一個常數不變。通常情況下，差分線對的布局布線總是盡可能地靠近。

差分信號的優勢

單端信號通常總是參照某種“參考”電平。這種“參考”電平可能是一個正值電壓也可能是地電壓、一個器件的閾值電壓、或者是其它什麼地方的另外一個信號。而另一方面差分信號則總是參照該差分線對中的另一方。也就是說，如果一個信號線(+信號)上的電壓高於另一個信號線(-信號)上的電壓，那麼我們就可以得到一種邏輯狀態;而如果前者低於後者那麼我們就可以得到另外的一種邏輯狀態，參見圖1。

差分信號具有如下幾個優點：1. 時序得到精確的定義，這是由於控制信號線對的交叉點要比控制信號相對於一個參考電平的絕對電壓值來得簡單。這也是需要精確實現差分線對等長布線的一個理由。如果信號不能同時到達差分線對的另一端的話，那麼源端所能夠提供的任何時序的控制都會大打折扣。此外，如果差分線對遠端的信號並非嚴格意義上的等值而反向，那麼就會出現共模雜訊，而這將導致信號時序和EMI方面的問題。2. 由於差分信號並不參照它們自身以外的任何信號，並且可以更加嚴格地控制信號交叉點的時序，所以差分電路同常規的單端信號電路相比通常可以工作在更高的速度。

由於差分電路的工作取決於兩個信號線(它們的信號等值而反向)上信號之間的差值，同周圍的雜訊相比，得到的信號就是任何一個單端信號的兩倍大小。所以，在其它所有情況都一樣的條件下，差分信號總是具有更高的信噪比因而提供更高的性能。

2. 有源帶通濾波器的設計

按照給出的參數，可以看出它是一個中心對稱的帶通濾波器。注意中心對稱應該是幾何對稱（或者用對數坐標就是算術對稱了），不是算術對稱，16*6=96，開根後為9.8kHz，說成10kHz沒有什麼不妥。不應該是（6+16）/2=11kHz。
該帶通Q值不高（=1），可以用帶通設計方法，也可以如你所說，用高通與低通級聯來實現。

3. 多功能有源濾波器怎麼設計

http://wenku..com/link?url=NTAZ6ymzuhOTEeVHlWmDiOT16zb-jk541-fIq
這里有：多功能有源濾波器的設計與模擬。

4. RC有源濾波器設計 課程設計

電路設計軟體進行設計 有意的請留下QQ我發設計說明給你他是天安公司陳總經理大學的同窗好友，今天一早來找同學有要事相商；還有一位是某企業的業務推銷員

5. 有源低通濾波器的設計

matlab simulink里有濾波器設計的工具箱，很方便的，只要設計相應的參數就可以了。你可以看看

6. 求RC有源濾波器設計（100分，滿意另加分）

這個問題我已經作答過一次

可參考我回答的參數設置

7. 有源濾波器的設計方法

有源濾波器的設計方法，大致可歸結為級聯法和模擬法兩大類。 先設計出能滿回足技術指標要求的LC濾波答器器作為設計原型，再用有源電路去模擬實現。這種方法又可分為元件模擬法和功能模擬法兩類，並且多以雙端終接電阻的LC梯型濾波器為原型。通常，模擬法比級聯法需用更多元件。
（1）元件模擬法
用模擬電感（能實現電感特性的不含電感元件的有源電路）取代LC濾波器中的電感元件。現有浮地模擬電感電路的性能還不夠好，用得較少。當LC濾波器中含有浮地電感時，常通過變換的方法來消除它。RLC—CRD變換是常用的一種。它是用因子K/s（s是復頻率，K為實常數）使電路中每個元件的阻抗都增大K/s倍。這種變換不會改變原電路的傳輸特性，卻使原電路中的R、L、C元件分別變成了C、R、D（頻變負阻）元件。圖2是一例子。
（2）功能模擬法 先作出LC原型濾波器電路中各電壓電流的信號流圖，再用積分器、加法器、乘法器等有源電路來實現。

8. 有源濾波的有源濾波器的設計

1．熟悉ispPAC80可編程模擬器件的結構、功能。
2．掌握可編程模擬器件設計有源濾波器的方法。
3．學會使用PAC-Designer軟體進行有源濾波器的設計。
4．學會有源濾波器的幅頻、相頻特性曲線的測試方法。 （一）設計原理
濾波器是一種能使有用頻率信號通過而同時抑制（或衰減）無用頻率信號的電子電路或裝置。在工程上，常用它來進行信號處理，數據傳送或抑制干擾等。以往濾波器主要採用無源元件R、L、和C組成，目前一般用集成運放、R、C組成，常稱為有源濾波器。
在一個實際的電子系統中，有時輸入信號往往受干擾等原因而含有一些不必要的成分，應當把它衰減到足夠小的程度。而在另一些場合，有時我們需要的信號和別的信號混在一起，應當 設法把我們需要的信號挑出來。要解決這些問題都需要採用有源濾波器。
用在系統可編程模擬器件實現有源濾波器的設計非常方便。通常用三個運算放大器就可以實現雙二階型函數的電路。而雙二階型函數能實現所有的濾波器函數，如低通、高通、帶通、帶阻。雙二階函數的表達式如3-17-1所示，式中m=1或0，n=1或0。
3-17-1
這種電路的靈敏度相當低，電路容易調整。另一個顯著特點是只需增加少量的元件就能實現各種濾波函數。3.16節可知ispPAC10、ispPAC20器件結構與功能，實現這樣的電路很容易。首先討論低通濾波器的轉移函數如3-17-2式。
3-17-2
3-17-3
3-17-4
3-17-4式可寫成3-17-5式形式
b=k1k2 3-17-5
3-17-1為雙二階有源濾波器方框圖。
不難看出方框圖中的函數可以分別用反相器電路、積分電路、有損積分電路來實現。把各個運算放大器電路代入3-17-1的方框圖即可得到3-17-2電路。
然而現在已不再需要電阻、電容、運放搭電路了，調試電路了。利用在系統可編程器件可以很方便的實現此電路。ispPAC10能夠實現方框圖中的每一個功能塊。PAC塊可以對兩個信號進行求和或求差，K為可編程增益，電路中把K11、K12、K22設置成+1，把K12設置成-1。因此三運放的雙二階型函數的電路用兩PAC塊就可以實現。在開發軟體中使用原理圖輸入方式，把兩個PAC塊連接起來。
電路的CF是反饋電容值，Re是輸入運放的等效電阻。其值為250kΩ。兩個PAC塊是輸出分別為Vo1和Vo2。可以分別得到兩個表達式，3-17-6表達式為帶通函數、
3-17-6
3-17-7表達式為低通函數
3-17-7
實際利用ispPAC進行濾波器的設計時，一般在其開發軟體PAC-Designer中含有一個宏，專門用於濾波器的設計，設計者只要根據所要求選擇不同類型，不同性能指標的濾波器配置電路，不需要自己連接電路，只要輸入濾波器的相應指標。如fo、Q等參數，即可自動產生濾波器電路。例如：用ispPAC10或ispPAC20設計時，需要在自動生產的濾波器電路里設置相應的增益和電容值。然後用模擬器模擬出所設計濾波器的幅頻和相頻特性。並與現實進行較，是否符合技術要求。
例如：根據3-17-6和3-17-7給出的方程，輸入相應的技術指標，便可以在PAC Designer軟體中濾波器設計的宏里自動產生雙二階濾波器電路，增益和相應電容值根據需要進行設置。開發軟體中還有一個模擬器，用於模擬濾波器的幅頻和相頻特性。
（二）.ispPAC器件設計有源濾波器舉例
ispPAC80是lattice公司繼ispPAC10和ispPAC20後推出的一種專門用來實現高性能連續時間低通濾波器的模擬可編程器件。該器件內部包含了儀表放大器增益級，內核是一個五階濾波器，其軟體設計方法與ispPAC10、ispPAC20稍有不同。
每一片ispPAC80器件可以同時存儲兩組不同參數的五階濾波器配置（cfgA和cfgB）,在進行設計前其默認值是空的（cfgA.unknown,cfgB.unknown）。ispPAC80軟體庫中含有八千多種不同類型和參數的五階濾波器庫，設計者可以調用該庫從而方便地完成設計。例如：先設計第一個配置(cfgA)：雙擊cfA unkown所在的矩形框，產生如圖3-17-7所示的五階濾波器庫。
該庫中含有各種不同類型的濾波器，如薩頓斯濾波器(Satons)、巴塞爾濾波器（Bessel）、線性濾波器、高斯濾波器（Gaussian），巴特沃斯濾波器（Butterworth）、橢圓濾波器等，每種類型的濾波器根據其參數值的不同，又分為不同的具體型號，共8244種。設計者只需要具備關於濾波器技術指標等知識，如通帶頻率、止帶頻率、止帶衰減，相位線性度，群延時等。設計者根據所需要的設計的目標濾波器的各項指標的數據，從資料庫里挑選出與目標技術指標比較接近（相差不會超過3.0﹪）的組構方案。比如根據設計設計要求選定一種濾波器，如第4001種（ID號為4000）的橢圓濾波器，雙擊該ID號，將該種濾波器拷貝進ispPAC80的第一組配置ConfigurationA中。
雙擊輸入使用運放IA圖形，可以調整輸入增益倍數（1.2.5或10）。同樣，雙擊wakeup=cfgA的梯形圖標，可以設置激活配置cfgA或cfgB。在上述設計輸入完畢後，軟體就可自動完成對濾波器的電路進行連接與參數配置。設計輸入完畢後，按Tool=Run Simulator菜單，可對設計進行模擬，方法與3.16節相同。若模擬結果仍與設計要求有所偏差，則還可以調整3-17-8中濾波器的參數C1、C2、C3、C4、L2、L4和C5（雙擊該處即可進入參數調整狀態）。
（二）spPAC80的特性曲線如3-17-10所示，供設計參考 1. 低通五階濾波器增益為1，轉折頻率為10kHz，通帶內允許最大波動為±1dB。
2. 設計一雙二階有源濾波器，要求實現低通、帶通、高通輸出。帶通中心頻率fo為10kHz，低通、高通轉折頻率均為10kHz，增益為2。 1．畫出所設計有源濾波器原理圖
2．用PAC-Designer軟體根據設計要求設計出濾波器，列印出模擬曲線，並把設計好的濾波器下載到相應的晶元里。
3. 在實驗儀器對晶元進行測試，晶元里的濾波器性能指標是否符合要求。
五.實驗儀器及器件
所用儀器同3.16
ispPAC20、ispPAC10、ispPAC80適配板各一塊。
有源濾波器
70年代初期，日本學者就提出了有源濾波器APF(Active Power Filter)的概念，即利用可控的功率半導體器件向電網注入與原有諧波電流幅值相等、相位相反的電流，使電源的總諧波電流為零，達到實時補償諧波電流的目的。
與無源濾波器相比，AFP具有高度可控性和快速響應性，能補償各次諧波，可抑制閃變、補償無功，有一機多能的特點;濾波特性不受系統阻抗的影響，可消除與系統阻抗發生諧振的危險;具有自適應功能，可自動跟蹤補償變化著的諧波。