设计说明

此电路是单电源、二阶 Sallen-Key (SK) 带通 (BP) 滤波器。它由一个 SK 低通滤波器和一个 SK 高通滤波器级联而成。Vref 提供直流失调电压以适应单电源应用。

设计说明

1. 选择具有足够输入共模范围和输出电压摆幅的运算放大器。
2. 添加 V_ref 以偏置输入信号，从而满足输入共模范围和输出电压摆幅要求。
3. 首先选择电容器值，因为标准电容器值比电阻器值较为粗略。使用高精度、低漂移电容值来避免 f_l 和 f_h。
4. 为了尽量减少转换导致的失真量，请选择具有足够压摆率的运算放大器 (SR)。
5. 对于 HP 滤波器，最大频率由运算放大器的增益带宽 (GBW) 设置。因此，请务必选择具有足够 GBW 的运算放大器。

设计步骤

此 BP 滤波器设计包括两个级联滤波器、一个低通 (LP) 滤波器和一个高通 (HP) 滤波器。BP 滤波器的截止频率下限 (f_l) 为 1kHz，截止频率上限 (f_h) 为 10kHz。设计步骤展示了 f_h 为 10kHz 的 LP 滤波器设计和 f_l 为 1kHz 的 HP 滤波器设计。有关传递函数公式和计算的详细信息，请参阅电路指导手册中的 SK LP 滤波器设计和 SK HP 滤波器设计。

LP 滤波器设计

1. 使用 SK 低通滤波器设计确定 R₁ 和 R₂。
   $$\begin{gathered} {\text{R}}_1\text{= 10kΩ,} \\ {\text{R}}_2\text{= 10kΩ} \end{gathered}$$
2. 使用 SK 低通滤波器设计确定 C₁ 和 C₂。
   $$\begin{gathered} {\text{C}}_1\text{= 2.2nF} (\text{Standard Value}), \\ {\text{C}}_2\text{= 1.1nF} (\text{Standard Value}) \end{gathered}$$

HP 滤波器设计

1. 使用 SK 高通滤波器设计 确定 C₃ 和 C₄。
   $$\begin{gathered} {\text{C}}_{\text{3}}\text{= 10nF, } \\ {\text{C}}_4\text{= 10nF } \end{gathered}$$
2. 使用 SK 高通滤波器设计 确定 R₃ 和 R₄。
   $$\begin{gathered} {\text{R}}_3\text{= 11kΩ,} \\ {\text{R}}_4\text{= 23kΩ} \end{gathered}$$

设计仿真

交流仿真结果

瞬态仿真结果

下图展示了响应 5V_pp、100Hz 输入信号（增益 = 0.01V/V）的滤波器输出。

以下瞬态仿真结果展示了响应 5V_pp、5kHz 输入信号
（增益 = 1V/V）的滤波器输出。

下图展示了响应 5V_pp、100kHz 输入信号（增益 = 0.01V/V）的滤波器输出。

设计参考资料

1. 有关 TI 综合电路库的信息，请参阅模拟工程师电路说明书。
2. TI 高精度实验室。

设计采用的运算放大器

设计备选运算放大器