[其他]独立可调单电容二阶低通有源滤波器

说明书

本发明为一个电路简单的单电容二阶低通有源滤波器。电路中只采用一个运算放大器、一个电容器和四个电阻器。本发明具有两种电路形式，其三个特征参数Ｗｏ，Ｇｏ和Ｑｏ的值可以按次序分别用特定的电阻器和阻值来调整。本滤波器较已有的滤波器有结构简单、调整方便，易于集成化等优点。

本发明属于电子工程基本电子电路〔H03H11/12（IntCl³）〕技术领域。

近年来，含有一个运算放大器，含有电阻器和电容器的，具有二阶低通特性的有源滤波器已开始应用。其中，含有两个或两个以上电容器的二阶低通有源滤波器，由于受到运算放大器单位增益带宽的限制，使其无法在较高频率上运用，且不易全部集成化。

从1978年开始至今，利用运算放大器单极点模型，在只用一个运算放大器，只用一个电容器和几个电阻器构成的二阶低通有源滤波器电路中，共报道了三个新电路。

1979年，ANANDAMOHAN，P.V.在文献Proc.IEEE.，1979，8，n60-n61中和1982年SINGH，B.P在文献I_nt.J.Electron，1982，52，337-339中报道的单电容二阶低通有源滤波器电路中，无法用改变一个电阻阻值的方法独立调节品质因素Q值，而又不影响截止频率ω₀和增益G₀。而在1978年，NANDI，R，在文献Proc，IEEE，1978，7，798-799，中提出的单电容二阶低通有源滤波器电路中，品质因素Q是可以通过改变一个电阻的电阻值来进行调整的，但电路中要满足一个方程β＝α·/（1+α），而且这个电路要用六个电阻器。

本发明利用运算放大器单极点模型，构成单电容二阶低通有源滤波器，其电路的品质因素Q可以通过一特定电阻的电阻值来进行独立调整，而且电路中为此无需满足任何方程和附加条件。此外，通过调整某一特定电阻值，三个特征参数Q₀，ω₀，G₀均可一次性调至预定值。

本发明可以有两种电路形式实现。

一、电路Ⅰ，如附图1。

运算放大器6的输出端6A即为本电路的信号输出端V₀。

运算放大器6的非倒相输入端6C与电阻器5的一端相连接，电阻器5的另一端连接到本电路的信号输入端Vi。

运算放大器6的倒相输入端6B与电阻器3的一端相连接，电阻器3的另一端连接到运算放大器6的输出端6A。

运算放大器6的倒相输入端6B还与电阻器2的一端相连接，电阻器2的另一端与地参考电位相连。

运算放大器6的倒相输入端6B还与电阻器1的一端相连接，电阻器1的另一端与本电路的信号输入端V₁相连。

运算放大器6的倒相输入端6B还与电容器4的一端相连接，电容器4的另一端与本电路的信号输入端V₁相连。

这样，在考虑到运算放大器单极点模型以及通常工作频率远高于运算放大器开环增益频率特性-3^db截止频率的大多数情况下，可求得本电路输出电压信号对输入电压信号的传递系数。由此，可求得该二阶低通滤波器的三个滤波特性参数如下：

闭环频率特性-3^db截止角频率

闭环频率特性通带中直流增益G₀=1+R₃/R₂

极点品质因素

其中C表示电容器4的电容量，

R₁、R₂、R₃分别表示电阻器1、2、3的电阻值，B表示运算放大器6单位增益带宽积。