有源滤波器装置设计

1. 有源滤波器设计

众所周知，信号存在沿信号线或者PCB线下面传输的特性，即便我们可能并不熟悉单端模式布线策略，单端这个术语将信号的这种传输特性与差模和共模两种信号传输方式区别开来，后面这两种信号传输方式通常更为复杂。

差分和共模方式

差模信号通过一对信号线来传输。一个信号线上传输我们通常所理解的信号;另一个信号线上则传输一个等值而方向相反(至少在理论上是这样)的信号。差分和单端模式最初出现时差异不大，因为所有的信号都存在回路。

单端模式的信号通常经由一个零电压的电路(或者称为地)来返回。差分信号中的每一个信号都要通过地电路来返回。由于每一个信号对实际上是等值而反向的，所以返回电路就简单地互相抵消了，因此在零电压或者是地电路上就不会出现差分信号返回的成分。

共模方式是指信号出现在一个(差分)信号线对的两个信号线上，或者是同时出现在单端信号线和地上。对这个概念的理解并不直观，因为很难想象如何产生这样的信号。这主要是因为通常我们并不生成共模信号的缘故。共模信号绝大多数都是根据假想情况在电路中产生或者由邻近的或外界的信号源耦合进来的噪声信号。共模信号几乎总是“有害的”，许多设计规则就是专为预防共模信号出现而设计的。

差分信号线的布线

通常(当然也有一些例外)差分信号也是高速信号，所以高速设计规则通常也都适用于差分信号的布线，特别是设计传输线1这样的信号线时更是如此。这就意味着我们必须非常谨慎地设计信号线的布线，以确保信号线的特征阻抗沿信号线各处连续并且保持一个常数。

在差分线对的布局布线过程中，我们希望差分线对中的两个PCB线完全一致。这就意味着，在实际应用中应该尽最大的努力来确保差分线对中的PCB线具有完全一样的阻抗并且布线的长度也完全一致。差分PCB线通常总是成对布线，而且它们之间的距离沿线对的方向在任意位置都保持为一个常数不变。通常情况下，差分线对的布局布线总是尽可能地靠近。

差分信号的优势

单端信号通常总是参照某种“参考”电平。这种“参考”电平可能是一个正值电压也可能是地电压、一个器件的阈值电压、或者是其它什么地方的另外一个信号。而另一方面差分信号则总是参照该差分线对中的另一方。也就是说，如果一个信号线(+信号)上的电压高于另一个信号线(-信号)上的电压，那么我们就可以得到一种逻辑状态;而如果前者低于后者那么我们就可以得到另外的一种逻辑状态，参见图1。

差分信号具有如下几个优点：1. 时序得到精确的定义，这是由于控制信号线对的交叉点要比控制信号相对于一个参考电平的绝对电压值来得简单。这也是需要精确实现差分线对等长布线的一个理由。如果信号不能同时到达差分线对的另一端的话，那么源端所能够提供的任何时序的控制都会大打折扣。此外，如果差分线对远端的信号并非严格意义上的等值而反向，那么就会出现共模噪声，而这将导致信号时序和EMI方面的问题。2. 由于差分信号并不参照它们自身以外的任何信号，并且可以更加严格地控制信号交叉点的时序，所以差分电路同常规的单端信号电路相比通常可以工作在更高的速度。

由于差分电路的工作取决于两个信号线(它们的信号等值而反向)上信号之间的差值，同周围的噪声相比，得到的信号就是任何一个单端信号的两倍大小。所以，在其它所有情况都一样的条件下，差分信号总是具有更高的信噪比因而提供更高的性能。

2. 有源带通滤波器的设计

按照给出的参数，可以看出它是一个中心对称的带通滤波器。注意中心对称应该是几何对称（或者用对数坐标就是算术对称了），不是算术对称，16*6=96，开根后为9.8kHz，说成10kHz没有什么不妥。不应该是（6+16）/2=11kHz。
该带通Q值不高（=1），可以用带通设计方法，也可以如你所说，用高通与低通级联来实现。

3. 多功能有源滤波器怎么设计

http://wenku..com/link?url=NTAZ6ymzuhOTEeVHlWmDiOT16zb-jk541-fIq
这里有：多功能有源滤波器的设计与仿真。

4. RC有源滤波器设计 课程设计

电路设计软件进行设计 有意的请留下QQ我发设计说明给你他是天安公司陈总经理大学的同窗好友，今天一早来找同学有要事相商；还有一位是某企业的业务推销员

5. 有源低通滤波器的设计

matlab simulink里有滤波器设计的工具箱，很方便的，只要设计相应的参数就可以了。你可以看看

6. 求RC有源滤波器设计（100分，满意另加分）

这个问题我已经作答过一次

可参考我回答的参数设置

7. 有源滤波器的设计方法

有源滤波器的设计方法，大致可归结为级联法和模拟法两大类。 先设计出能满回足技术指标要求的LC滤波答器器作为设计原型，再用有源电路去模拟实现。这种方法又可分为元件模拟法和功能模拟法两类，并且多以双端终接电阻的LC梯型滤波器为原型。通常，模拟法比级联法需用更多元件。
（1）元件模拟法
用模拟电感（能实现电感特性的不含电感元件的有源电路）取代LC滤波器中的电感元件。现有浮地模拟电感电路的性能还不够好，用得较少。当LC滤波器中含有浮地电感时，常通过变换的方法来消除它。RLC—CRD变换是常用的一种。它是用因子K/s（s是复频率，K为实常数）使电路中每个元件的阻抗都增大K/s倍。这种变换不会改变原电路的传输特性，却使原电路中的R、L、C元件分别变成了C、R、D（频变负阻）元件。图2是一例子。
（2）功能模拟法 先作出LC原型滤波器电路中各电压电流的信号流图，再用积分器、加法器、乘法器等有源电路来实现。

8. 有源滤波的有源滤波器的设计

1．熟悉ispPAC80可编程模拟器件的结构、功能。
2．掌握可编程模拟器件设计有源滤波器的方法。
3．学会使用PAC-Designer软件进行有源滤波器的设计。
4．学会有源滤波器的幅频、相频特性曲线的测试方法。 （一）设计原理
滤波器是一种能使有用频率信号通过而同时抑制（或衰减）无用频率信号的电子电路或装置。在工程上，常用它来进行信号处理，数据传送或抑制干扰等。以往滤波器主要采用无源元件R、L、和C组成，目前一般用集成运放、R、C组成，常称为有源滤波器。
在一个实际的电子系统中，有时输入信号往往受干扰等原因而含有一些不必要的成分，应当把它衰减到足够小的程度。而在另一些场合，有时我们需要的信号和别的信号混在一起，应当 设法把我们需要的信号挑出来。要解决这些问题都需要采用有源滤波器。
用在系统可编程模拟器件实现有源滤波器的设计非常方便。通常用三个运算放大器就可以实现双二阶型函数的电路。而双二阶型函数能实现所有的滤波器函数，如低通、高通、带通、带阻。双二阶函数的表达式如3-17-1所示，式中m=1或0，n=1或0。
3-17-1
这种电路的灵敏度相当低，电路容易调整。另一个显著特点是只需增加少量的元件就能实现各种滤波函数。3.16节可知ispPAC10、ispPAC20器件结构与功能，实现这样的电路很容易。首先讨论低通滤波器的转移函数如3-17-2式。
3-17-2
3-17-3
3-17-4
3-17-4式可写成3-17-5式形式
b=k1k2 3-17-5
3-17-1为双二阶有源滤波器方框图。
不难看出方框图中的函数可以分别用反相器电路、积分电路、有损积分电路来实现。把各个运算放大器电路代入3-17-1的方框图即可得到3-17-2电路。
然而现在已不再需要电阻、电容、运放搭电路了，调试电路了。利用在系统可编程器件可以很方便的实现此电路。ispPAC10能够实现方框图中的每一个功能块。PAC块可以对两个信号进行求和或求差，K为可编程增益，电路中把K11、K12、K22设置成+1，把K12设置成-1。因此三运放的双二阶型函数的电路用两PAC块就可以实现。在开发软件中使用原理图输入方式，把两个PAC块连接起来。
电路的CF是反馈电容值，Re是输入运放的等效电阻。其值为250kΩ。两个PAC块是输出分别为Vo1和Vo2。可以分别得到两个表达式，3-17-6表达式为带通函数、
3-17-6
3-17-7表达式为低通函数
3-17-7
实际利用ispPAC进行滤波器的设计时，一般在其开发软件PAC-Designer中含有一个宏，专门用于滤波器的设计，设计者只要根据所要求选择不同类型，不同性能指标的滤波器配置电路，不需要自己连接电路，只要输入滤波器的相应指标。如fo、Q等参数，即可自动产生滤波器电路。例如：用ispPAC10或ispPAC20设计时，需要在自动生产的滤波器电路里设置相应的增益和电容值。然后用模拟器模拟出所设计滤波器的幅频和相频特性。并与现实进行较，是否符合技术要求。
例如：根据3-17-6和3-17-7给出的方程，输入相应的技术指标，便可以在PAC Designer软件中滤波器设计的宏里自动产生双二阶滤波器电路，增益和相应电容值根据需要进行设置。开发软件中还有一个模拟器，用于模拟滤波器的幅频和相频特性。
（二）.ispPAC器件设计有源滤波器举例
ispPAC80是lattice公司继ispPAC10和ispPAC20后推出的一种专门用来实现高性能连续时间低通滤波器的模拟可编程器件。该器件内部包含了仪表放大器增益级，内核是一个五阶滤波器，其软件设计方法与ispPAC10、ispPAC20稍有不同。
每一片ispPAC80器件可以同时存储两组不同参数的五阶滤波器配置（cfgA和cfgB）,在进行设计前其默认值是空的（cfgA.unknown,cfgB.unknown）。ispPAC80软件库中含有八千多种不同类型和参数的五阶滤波器库，设计者可以调用该库从而方便地完成设计。例如：先设计第一个配置(cfgA)：双击cfA unkown所在的矩形框，产生如图3-17-7所示的五阶滤波器库。
该库中含有各种不同类型的滤波器，如萨顿斯滤波器(Satons)、巴塞尔滤波器（Bessel）、线性滤波器、高斯滤波器（Gaussian），巴特沃斯滤波器（Butterworth）、椭圆滤波器等，每种类型的滤波器根据其参数值的不同，又分为不同的具体型号，共8244种。设计者只需要具备关于滤波器技术指标等知识，如通带频率、止带频率、止带衰减，相位线性度，群延时等。设计者根据所需要的设计的目标滤波器的各项指标的数据，从数据库里挑选出与目标技术指标比较接近（相差不会超过3.0﹪）的组构方案。比如根据设计设计要求选定一种滤波器，如第4001种（ID号为4000）的椭圆滤波器，双击该ID号，将该种滤波器拷贝进ispPAC80的第一组配置ConfigurationA中。
双击输入使用运放IA图形，可以调整输入增益倍数（1.2.5或10）。同样，双击wakeup=cfgA的梯形图标，可以设置激活配置cfgA或cfgB。在上述设计输入完毕后，软件就可自动完成对滤波器的电路进行连接与参数配置。设计输入完毕后，按Tool=Run Simulator菜单，可对设计进行仿真，方法与3.16节相同。若仿真结果仍与设计要求有所偏差，则还可以调整3-17-8中滤波器的参数C1、C2、C3、C4、L2、L4和C5（双击该处即可进入参数调整状态）。
（二）spPAC80的特性曲线如3-17-10所示，供设计参考 1. 低通五阶滤波器增益为1，转折频率为10kHz，通带内允许最大波动为±1dB。
2. 设计一双二阶有源滤波器，要求实现低通、带通、高通输出。带通中心频率fo为10kHz，低通、高通转折频率均为10kHz，增益为2。 1．画出所设计有源滤波器原理图
2．用PAC-Designer软件根据设计要求设计出滤波器，打印出仿真曲线，并把设计好的滤波器下载到相应的芯片里。
3. 在实验仪器对芯片进行测试，芯片里的滤波器性能指标是否符合要求。
五.实验仪器及器件
所用仪器同3.16
ispPAC20、ispPAC10、ispPAC80适配板各一块。
有源滤波器
70年代初期，日本学者就提出了有源滤波器APF(Active Power Filter)的概念，即利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。
与无源滤波器相比，AFP具有高度可控性和快速响应性，能补偿各次谐波，可抑制闪变、补偿无功，有一机多能的特点;滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险;具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波。