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基于uaf42通用有源滤波器的设计

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卖家[上传人]：小**

文档编号：91131541

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1、基于UAF42通用有源滤波器的设计张丽敏 (内蒙古商业学校电教中心) 摘要使用UAF42可以设计高通,低通,带通,带阻滤波器,给出了计算公式及设计过程,器件的特点,参数,应用方法及实例。关键词通用滤波器高通低通带通滤波器 1 引言滤波器是电子设备中广泛使用的器件,如测试设备,通信设备,医疗仪器,数据采集系统等。传统的设计方法是根据设计要求手工计算参数,选择器件,反复调试,如果电路技术指标要求高的话,不仅计算复杂,元件的筛选(尤其是电容)将非常困难。美国B - B公司生产的通用有源滤波器UAF42系列,具有多用途,设计方法简单,内部有1000PF0.5%电容器,可保证频率及Q 值的精度,支持C AD设计。下面介绍UAF42的结构,技术参数及应用方法。 2 应用说明 2. 1 典型参数频率范围 0100KHz 最大Q值 400 失调电压 0. 5mV 输入电压范围 11。5V CMRR 96dB 电源电压 15V 2. 2 电路构造 UAF42通用有源滤波器的内部结构框图如图1 所示。它内部有四个运算放大器,四个5K的电阻及两个1000PF的电容。电

2、阻和电容都经激光修正,其误差为 0. 5 %。该器件可方便地组成各种滤波器, (见图 1) 例如Batterworth ,Chebyshev ,Bessel滤波器等, 由于集成电路内部有1000PF的电容,解决了一般滤波器设计上的难题,对电容的允许误差太严及低耗要求。 2. 3 设计方法低通滤波器的传递函数为 Vlp(s) Vi(s) = Alp 2 s2+ s/ Q + 2 高通滤波器的传递函数为 Vhp(s) Vi(s) = Ahp 2 s2+ s/ Q + 2 带通滤波器的传递函数为 Vbp(s) Vi(s) = Abp(s2+ 2) s2+ s/ Q + 2 2. 4 滤波器的设计: 用UAF42设计滤波器一般有两种方法:一是同相输入方式,一是反相输入方式,所选择的方式不同,其设计公式也有差异,这两种方式相同的设计公式是 fn= 1 2 R2 C1 3 C2 3 RF1 3 R1 3 RF2 QALP= QAHP( R1 R2) = ABP R1 3 RF1 3 C1 R2 3 RF2 3 C2 BW- 3db=fH- fL= f0 Q 对于同相输入其设计电路如图

3、2所示设计公式为: Q = 1 + R4 3 (R G+ RQ) RG3RQ 1 + R2 R1 3 R1 3 C1 3 RF1 R2 3 C2 3 RF2 ALP= - 1 + R1 R2 RG3( 1 RG + 1 RQ + 1 R4) AHP= R2 R1 3ALP ABP= R4 RG AHP= R2 R1 3ALP 若RQ取50k ,其输入可加到2脚上,并省去RG. 对于带阻滤波器,陷波器的设计,UAF42主要利用Lp和Hp输出,通过Rz1 ,Rz2 ,Rz3及N4运放得到如图3所示,其相应的计算公式为: Q = RZ3 RZ1 - RZ3 RZ2 上述各公式中,f表示频率,Q表示品质因素, Alp ,Ahp和Abp分别表示低通,高通,带通滤波器的 79 内蒙古电大学刊 2002年第1期(总第47期) 增益,BW - 3dB表示带宽,其中fh为高端截止频率, fc为低端截止频率,fc为响应极点频率。 3 滤波器的设计实例: 在用UAF42设计滤波器时,若被确顶频率fo大于10Hz而小于10kHz时,不需要外接匹配电容;若 fo小于10Hz时,需要外加C1A电容与C2A电容,当 fo在10Hz到30Hz范围时,最好增加外加电阻R2A (取值为5. 4k) ,这样可以保证R2A与R2对滤波器稳定性分析的改善。(C1A ,C2A与R2A见图3. 4虚线部分) 以心电测量仪中常用到的50Hz陷波器为例,设计是可取RF = RF1 = RF2 ,C = C1 = C2 ,Rz = Rz1 = Rz2 ,R = R1 = R2 = R3 ,有关公式可大大简化,取BW - 3dB = 10Hz ,可求出Q = 5 ,RF = 3. 18M ,RQ = 6. 2k ,Rz1 = Rz2 = 2k ,Rz3 = 10k ,既完成50Hz滤波器的设计,电路如图3所示,频率特性图如4所示: 根据UAF42集成芯片的特性,在设计具体的滤波器时,可根据需要设计成2阶或多阶的滤波器,对于2阶的滤波器就是使用一片UAF42 ,对于多阶的设计可使用多片UAF42串接构成,这样就可使滤波器的截止频率成2阶的倍数关系衰减。图4 50Hz陷波器频率特性图责任编辑:张建荣 89 张丽敏基于UAF42通用有源滤波器的设计学术研究

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