深度揭秘——有源滤波器设计

二.滤波器电路拓扑结构

　　对于有源RC滤波器来说，单运放一般最高只能设计二阶滤波器，更高阶的滤波器由多个一阶或二阶滤波器串联而成。下面以二阶有源滤波器为例介绍常见滤波器拓扑结构。

　　1.MFB

　　也称为无限增益拓扑(或Rauch拓扑)，对元件值改变的敏感度较低，因此较为常用，其典型电路拓扑如下图所示。

　　2.Sallen Key

　　在某些例子中，Sallen-Key拓扑证明更为优秀。就经验法则而言，下列情况时，Sallen-Key拓扑更佳：

　　1)增益精度较为重要，
　　2)采用了单位增益滤波器，以及
　　3)极点对Q值较低(例如，Q <3)

　　在单位增益时，由于运算放大器被用作单位增益缓冲器，使得 Sallen-Key拓扑具有了与生俱来的卓越增益精度。对MFB拓扑而言，增益则取决于R2/R1的电阻比值。单位增益Sallen-key拓扑还具有元件需求较少的优势(仅需两个电阻，MFB需三个电阻)。在应用于高Q值高频率滤波器部件之时，Sallen-Key拓扑也是可取的。在此类部件中，若采用MFB设计，C1值必需很低以得到合理的电阻值。下图为Sallen Key低通波器的典型电路图。

　　3.双二次型

　　双二次型与前面两种电路相比，需要使用更多的元件，但便于调整并具有很好的稳定性，在设计高阶滤波器进行多级级联时更有优势。

三. 滤波器设计

　　由于有源滤波器频率响应特性计算复杂，目前进行滤波器设计时一般采用计算机进行辅助设计。目前应用比较广泛的滤波器设计软件有Filter Solutions，FilterPro等专用软件。值得一提的是，FilterPro为TI公司的免费软件，大家可以直接从TI官方网站免费下载。