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9.4 有源高通滤波器

在高通滤波器中,RC 网络中的电容与电阻的作用相反。除此之外,高通滤波器的基本参数与低通滤波器相同。

在高通滤波器中,RC 网络中的电容与电阻的作用相反。除此之外,高通滤波器的基本参数与低通滤波器相同。

学完本节后,你应该掌握以下内容:

  • 理解有源高通滤波器
    • 识别单极点滤波器并确定它的增益和截止频率
    • 识别二极点 Sallen-Key 滤波器并确定它的增益和截止频率
    • 解释如何通过级联高通滤波器获得更高的下降率

9.4.1 单极点滤波器

图9-13a给出了一个下降率为一20dB/十倍频程的高通有源滤波器。注意,输入电路是一个单极点的高通 RC 网络。负反馈网络与前面讨论的低通滤波器的负反馈网络相同。高通响应曲线如图9-13b所示。 analog9_13.png $$ 图9-13~~~单极点有源高通滤波器和响应曲线 $$

理想情况下,高通滤波器让大于 $f_c$ 的所有频率通过而无任何限制,如图9-14a所示,尽管在实际中并不是这种情况。正如你已经学过的,所有运算放大器都固有内部的 RC 网络,限制了运算放大器在高频处的响应。因此,对高通滤波器的响应有上限频率的限制。事实上,这使得它成为一个具有很大带宽的带通滤波器。在大多数应用中,因为内部高频限制比滤波器的 $f_c$ 要大得多,所以这种限制可以忽略。在一些应用中,为了提高它的高频限制频率,采用特殊的电流反馈运算放大器或分立式晶体管用作增益元件,而不是采用标准的运算放大器来实现。 analog9_14.png $$ 图9-14~~~高通滤波器响应 $$

9.4.2 Sallen-Key 高通滤波器

图9-15是一个高通二阶Sallen-Key结构的滤波器。元件RA、CA、Rs和CB形成二极点频率选择网络。注意,在频率选择网络中,电阻和电容的位置与它们在低通滤波器结构中的位置相反。与其他滤波器一样,通过恰当地选择反馈电阻 $R_1$ 和 $R_2$ 响应特性可以优化。 analog9_15.png $$ 图9-15~~~基本 Sallen-Key二极点高通滤波器 $$

9.4.3 级联高通滤波器

和低通时的配置一样,一阶和二阶高通滤波器可以通过级联形成三极点或者多极点的滤波器,可以产生更快的下降率。图9-16是一个六极点的高通滤波器,它由三级二极点电路组成。通过这种结构可以优化巴特沃斯响应,获得一120dB/十倍频程的下降率。 analog9_16.png $$ 图9-16~~~六阶高通滤波器 $$

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