8.2.2 详细设计流程

讨论 Sallen-Key 低通滤波器拓扑的资源有很多。

米6体育平台手机版_好二三四 (TI) 通过提供联机和单机版设计工具（如 Webench Filter Designer 和 Filter Pro Desktop），使滤波器设计变得更加简单。

在此设计中，我们使用单机版 Filter Pro Desktop。

对于此设计，将以下参数输入到 Filterpro 软件中：

• 滤波器类型 = 低通
• 增益 = 10V/V (20dB)
• 通带频率 = 1kHz
• 允许的纹波 = 1dB
• 滤波器阶数 = 选中并设置为 2
• 响应类型 = 巴特沃斯
• 滤波器拓扑 = Sallen-Key
• 组件容差 - 电阻器 = E96 1%
• 组件容差 - 电容器 = E6 20%

输入这些值后，FilterPro 返回以下建议值：

• R1 = 44.2kΩ
• R2 = 38.3kΩ
• R3 = 2.49kΩ
• R4 = 22.6kΩ
• C1 = 10nF
• C2 = 1.5nF

LMV551-Q1 的目标是低功耗运行。上述电阻值是针对标准 功耗应用而设定的。为了降低静态功耗和动态功耗，请增大电阻值。

最大功率消耗者是增益设置反馈电阻器 R3 和 R4，因为它们是直流耦合的，并且代表着放大器的恒定直流负载。如果输出偏置于 2.5V，则流过反馈网络的电流为 2.5V / (22.6kΩ + 2.49kΩ) = 99.6µA。这远远超过放大器独自的 37uA 静态电流！反馈电阻器的大小从 22.6kΩ 增大十倍到 226kΩ，反馈网络中的电流可降至 9.9μA。

增大电阻值需要电容值按比例减小。如果电阻值增大 10 倍，则相应的电容值必须减小到 1/10。但是请注意，增大电阻值会增大贡献的噪声，而且将电容值减小到较小值会提高对杂散电容的敏感度。

此外还需要作出关于缩放滤波器组件（R1、R2、C1 和 C2）的决定。R1 和 R2 以交流耦合方式连接到输出端，所以只有流过这些电阻器的直流电流是 LMV551-Q1 的输入偏置电流（通常为 20nA）。然而，在大信号摆动期间，较大的交流电流可能会流过 C2 和 C1。缩放滤波器组件也会降低峰值交流信号电流。如果预计交流信号很大（几个 Vpp）并且较频繁，那么缩放滤波器值可能有利于整体功耗。如果预计交流信号很小，可能不值得为了缩放这些值而在噪声方面进行折衷。

由于 LMV551-Q1 具有双极性输入，为了保持直流精度，每个放大器输入端所见的等效电阻应相等以便消除偏置电流的影响。

为了通过消除偏置电流来保持直流精度，应保持以下关系：

幸运的是，Filter Pro 软件可以轻松更改和重新计算这些值。通过更改原理图选项卡中的任何滤波器组件（R1、R2、C1 和 C2）的值，程序会自动重新计算和缩放这些组件。反过来，改变增益反馈组件（R3 或 R4）也会使另一个反馈电阻器缩放。但是，Filter Pro 不会保持上面Equation 4 所示的反馈元件和滤波器元件之间的关系。只要原始反馈电阻比保持不变，就可以适当“催长”和缩放反馈电阻值。

Figure 30. 1kHz Sallen-Key 低通滤波器及相应值