有源濾波器設計方法

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。

級聯法

根據技術指標要求，求出可以物理實現的轉移函數（通常可由現成的有源濾波器資料和手冊中查得），并將它分解為低階函數（主要是二階函數）之積，將這些低階函數分別用有源電路實現后再級聯起來，就實現了原轉移函數。實現低階函數的電路通稱為基本節，目前已有許多典型的二階基本節電路供設計者選用。按基本節中使用放大器的數目可分為單放大器電路、雙放大器電路、三放大器電路、四放大器電路，圖1給出了幾個基本節示例。級聯法設計過程比較簡單，電路特性調整容易，所實現的電路比較經濟，是常用的方法。

模擬法

先設計出能滿足技術指標要求的LC濾波器器作為設計原型，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，并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。

有源濾波器設計步驟

在設計有源濾波器時，一般遵從以下設計步驟。

1、傳遞函數的設計

根據對濾波器特性的要求，設計某種類型的n階傳遞函數，可將n階傳遞函數分解為幾個低階（如一階、二階或三階）傳遞函數乘積的形式。

在設計低通、高通、帶通、帶阻濾波器時，通常采用頻率歸一化的方法，先設計低通原形傳遞函數。若要求設計低通濾波器時，可將低通原形傳遞函數變換為低通目標傳遞函數：若要求設計高通濾波器時，可將低通原型傳遞的數變換為高通目標傳遞函數;若要求設計帶通濾波器時，可將低通原型傳遞函數變換為帶通目標傳遞函數;若要求設計帶阻濾波器時，可將低通原型傳遞的數變換為帶阻目標傳遞函數。

2、電路設計

按各個低階傳遞函數的設計要求，設計和計算有源濾波器電路的基本節。先選擇好電路形式，再根據所設計的傳遞函數，設計和計算相應的元件參數值。根據設計要求，對各電路元件提出具體的要求。

3、電路裝配和調試

先設計和裝配好各個低階慮波器電路，再將各個低階電路級聯起來，組成整個濾波器電路。再對整個濾波器電路進行相應的調整和性能測試，并檢驗設計結果。

有源濾波器設計范例

設計一低通濾波電路，要求其截止頻率F0為10千赫茲，Q=0.707，通帶增益H=10，f遠遠大于fo處的衰減速率不低于40dB/10頻程，截止頻率和增益等的誤差要求在士10%以內。

1、首先選擇電路形式，根據設計要求確定濾波器的階數n。

（1）由衰減速率要求-20xndB /十倍倍頻≥40dB/十倍頻程，算出n=2

（2）根據題目要求，選擇無限增益多路反饋低通有源濾波電路形式。

2、根據傳輸函數等的要求設計電路中相應元器件的具體數值。

（1）根據濾波器的特征頻率fo選取電容C和電阻R的值。

電容C的大小一般不超過1uF， 電阻R取值為kQ數量級。表1給出截止頻率fo與電容值的選擇參考對照表。

（1）選取C2，設電容C2的取值為1納法，得出C1、R1、R2、R3的值。

3、如果有靈敏度的要求，再進一步根據靈敏度對元件參數值的誤差和穩定性提出限制。