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淺析低通Sallen Key濾波器的高頻饋通現象

冬至子 ? 來源:模擬應用工程師小明 ? 作者:模擬應用工程師 ? 2023-04-26 17:52 ? 次閱讀
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如下圖所示,是我們前面提到過的4元件SK型低通濾波器,基于TINA仿真器AC特性來看,從Gain/Phase頻率響應曲線上可以看到,從430kHz開始,其增益不再繼續下降,開始逐步上升,在10MHz達到-44.51dB。

對于這種現象,稱為SK低通濾波器的高頻饋通現象,它使得低通濾波器在頻率特別高的時候,濾波效果變差。

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形成這種高頻饋通現象的主要原因是因為SK濾波器結構本身導致,下圖我們結合運算放大器內部等效模型,在信號輸入頻率很高的時候,運算放大器的開環增益急劇下降,導致等效的輸出受控電壓源Auouid急劇下降(甚至接近0)。這個時候,輸入信號經過R1,以及在高頻下幾乎短路的C1達到運算放大器的輸出端,和運算放大器的輸出電阻形成分壓,uo=uiro/(R1+ro)。

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對于運算放大器的開環輸出阻抗,和其輸入信號的頻率相關,一般在高頻時可以達到百ohm級別,這樣就會造成分壓比不會太小,使得高頻時濾波效果變差,相當于輸入信號直接從輸入端送達輸出端,因此稱為高頻饋通。

避免這種高頻饋通的方法主要有以下幾種方式:

1、選擇MFB濾波器。

2、使用帶寬足夠大的運放,此外如果選擇更大的R1,高頻饋通形成的分壓比越小,對抑制高頻饋通有利,當然從以上的分析我們也可以選擇一個開環輸出電阻較小的運算放大器(這種往往不及預期)。

3、在SK濾波器后端增加一個無源低通,但該種方式會影響整個濾波器的性能以及DC特性。

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