一階帶通濾波器電路圖原理

傳統的帶通濾波器設計方法中涉及了很多復雜的理論分析和計算。針對上述缺點，介紹一種使用EDA軟件進行帶通濾波器的設計方案，詳細闡述了使用FilterPro軟件進行有源帶通濾波器電路的設計步驟，然后給出了在proteus中對所設計的濾波器進行仿真分析和測試的方法。測試結果表明，使用該方法設計的帶通濾波器具有性能穩定。設計難度小等優點，也為濾波器的設計提供了一個新的思路。

帶通濾波器是一種僅允許特定頻率通過，同時對其余頻率的信號進行有效抑制的電路。由于它對信號具有選擇性，故而被廣泛地應用現在電子設計中。但是，帶通濾波器的種類繁多，各個類型的設計差異也很大，這就導致了在傳統濾波器的設計方法中不可避免地要進行大量的理論計算與分析，不但損失了寶貴的時間，同時也提升了電路的設計門檻。為了解決上述弊端，下面介紹了一種使用FilterPro和Proteus相結合的有源帶通濾波器的設計方案，隨著EDA技術的不斷發展，這種方法的優勢也將越來越明顯。

圖1 使用理想運放的帶通濾波器

電路原理圖如圖1所示。然后可在Proteus中搭建電路進行仿真分析，前面已經提到，FilterPro生成的濾波器中的運放使用的理想運放模型，所以仿真時需要先用理想運放進行分析，然后再進行替換。

下面我們來看一階有源濾波電路。

仿真電路圖如下：左邊為電路圖，右邊為波特圖(頻率響應)

圖2中，R1和C1構成了無源的RC低通濾波器，運放只起到跟隨或放大的作用。

通過選擇R2和R3的值可以將輸出信號放大，這里仿真時將R2設為0只是為了不放大，便于觀察波特圖。

下面討論設計兩種帶通濾波器，其一為二階低通濾波器和二階高通濾波器組成的四階帶通濾波器，如下圖：

圖 3 四階帶通濾波器

對于低通濾波器的設計，電容一般選取1000pF，對于高通濾波器的設計，電容一般選取0.1uF，然后根據公式R=1/2Πfc計算得出與電容相組合的電阻值，即得到此圖中R2、R6和R7，為了消除運放的失調電流造成的誤差，盡量是運放同相輸入端與反向輸入端對地的直流電阻基本相等，同時巴特沃斯濾波器階數與增益有一定的關系(見表1)，根據這兩個條件可以列出兩個等式：30=R4*R5/(R4 R5)，R5=R4(A-1)，36=R8*R9/(R8 R9)，R8=R9(A-1)由此可以解出R4、R5、R8、R9，原則是根據現實情況稍調整電阻值保持在一定限度內即可，不要相差太大，注意頻率不要超過運放的標定頻率。

本文簡單介紹一階帶通濾波器電路圖的原理，雖然，它們一般只是由無源器件R、C在起作用，電路中的運放只是跟隨或者放大信號，但是加入運放后，它具有不少優點。

由于運放的輸入阻抗極高，使得RC濾波電路的輸出端不會受到負載的影響(等同于RC電路后端不接負載的情況);另外運放的可以起到信號放大，增強驅動能力的作用。

但是由于運放的帶寬有限，會使得有源濾波器的有效帶寬范圍只能在運放的帶寬范圍內，不能做到極高的頻段。