有源和无源滤波器

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                    　　图1和图2所示的LC滤波器和图3所示的有源滤波器都可以实现3阶巴特沃兹低通滤波器的传递函数。设计人员常常会遇到一些困难的抉择：选用有源滤波器还是LC滤波器。此时需要考虑很多因素。现在就来讨论每种滤波器的一些限制和设计时需考虑的因素。
　　（1）频率限制 在亚音频频率范围，LC滤波器的设计需要较大的电容和电感元件，这样它们的体积也很大。有源滤波器更适合这种情况，因为有源滤波器的设计可使用较高的阻抗，降低所使用的电容的值。




　　图1 低通滤波器




　　图2 有3个极点的有源低通滤波器




　　图3 有3个极点的巴特沃兹有源低通滤波器
　　在20MHz以上时，大多数商用级的运算放大器开环增益都不足，不能满足一般有源滤波器的需要。然而，放大器的频带可以以增加成本为代价进行扩展，使得有源滤波器的工作频 率达到100MHz。另一方面，LC滤波器可用到几百MHz的频率范围。超过此频率范围，PC 电路板呈现出分布传输线性质，集总参数形式的滤波器无法应用，而要采用分布参数技术，比 如带状线或微带线。
　　（2）尺寸考虑 由于不需要电感，有源滤波器与LC滤波器相比尺寸较小。随着微电子．
　　技术的发展，可以进一步减小它的尺寸。过去，采用混合工艺是减小有源滤波器的唯一途径， 现在已经被大多数表面封装元件所取代。
　　（3）制造的经济性及难易 由于使用电感，LC滤波器的成本通常比有源滤波器高。高质量的线圈需要高效的磁芯，有时还需要特殊的绕制方法，这些因素导致LC滤波器的制造成本增加。
　　有源滤波器具有显著的优点，即采用通用标准器件可以很容易地进行组装。制造LC滤波器需要掌握绕制线圈和安装线圈的技巧。而且，不使用电感也可以避免棘手的磁泄漏问题。
　　（4）调整的难易 在要求严格的LC滤波器中，要求使用调谐电路调整到规定的谐振点。除非电容量低于几百pF，否则电容不能做成可调元件。而电感元仵，由于大多数线圈有可调 措施，例如可调的铁氧体磁芯，可以很方便地调整电感量。
　　然而，许多有源滤波器不易调整。它们包含一些RC节，每节需要对两个或更多的电阻进行调整，才能控制谐振点。本文介绍这种电路结构，本书提供的有源滤波器设计技术包 含了依据需求的便捷调谐方法，例如窄带带通滤波器。