概述

本實例使用SaberEXP軟件描述了有源低通濾波器的工作原理。通過級聯(lián)一階和二階濾波器來顯示提高濾波器階數(shù)的效果。

圖1 五階有源低通濾波器

介紹

在設(shè)計低通濾波器時，尤其是將其級聯(lián)以增加頻率衰減時，衰減是關(guān)鍵問題。有源濾波器的優(yōu)點是增益大于1，可以補償衰減。

在該示例中，添加了多個階數(shù)以增加同相有源低通濾波器電路的頻率滾降。

該設(shè)計分為幾個電路，以簡化構(gòu)建過程。SaberEXP的Design Examples里面有這個例子。

1.first_order_lowpass.xdsn

此設(shè)計表示具有放大功能的一階有源低通濾波器。電路的頻率響應(yīng)將與無源RC濾波器的頻率響應(yīng)相同。輸出幅度通過通帶增益增加（圖2）。

圖2 一階有源低通濾波器

2.second_order_lowpass.xdsn

本設(shè)計是一種二階有源低通濾波器。其頻率響應(yīng)與一階濾波器相同。阻帶衰減將是40 dB/decade時一階濾波器的兩倍（圖3）。

圖3 二階有源低通濾波器

3.third_order_lowpass.xdsn

本設(shè)計是一種三階有源低通濾波器。將一階和二階濾波器級聯(lián)以獲得三階濾波器。總增益是一階和二階濾波器增益的乘積（圖4）。

圖4 三階有源低通濾波器

4.four_order_lowpass.xdsn

此設(shè)計是五階有源低通濾波器。將兩個二階濾波器和一個一階濾波器級聯(lián)以獲得一個五階濾波器。圖1顯示了五階有源低通濾波器。

設(shè)計

設(shè)計規(guī)格見下表：

我們可以將一階和二階濾波器電路級聯(lián)在一起形成高階濾波器。濾波器的總增益等于每級的乘積。

驗證

使用SaberEXP中的PAC環(huán)路分析工具，可以很方便的實現(xiàn)濾波器的環(huán)路相應(yīng)分析。

一階濾波器的響應(yīng)如下：

二階濾波器的響應(yīng)如下：

三階濾波器的響應(yīng)如下：

五階濾波器的響應(yīng)如下：

結(jié)論

本例設(shè)計了一個五階有源低通濾波器，并對其頻率響應(yīng)進行了仿真，以測量設(shè)計截止頻率之后的衰減。這些濾波器的兩個主要版本（一階和二階）級聯(lián)形成一個五階濾波器。PAC分析用于產(chǎn)生濾波器幅度與頻率的關(guān)系曲線圖，并測量滾降斜率。

可以將設(shè)計從SaberEXP導(dǎo)出到SaberRD，以進行進一步的詳細(xì)實施，具有特征性組件的驗證，可靠性和功能安全性分析。