[实用新型]具有放大增益的四阶带通滤波器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种具有放大增益的四阶带通滤波器。

背景技术

带通滤波器是指允许某一频率范围内的频率分量通过、但将其他范围的频率分量大幅衰减的滤波器。带通滤波器可以用低通滤波器与高通滤波器组合来产生。由电阻、电感和电容组成的高阶无源滤波器对信号具有较大衰减，加入运算放大器后构成的有源滤波器可以具有信号放大作用。但高阶有源滤波器设计复杂，一般的有源滤波器设计方法针对的都是单位增益，须额外添加运算放大器电路进一步集中放大信号。当放大电路放大倍数较大且工作频率较高时，就要选择增益带宽积大的运算放大器，不仅电路更复杂，成本也增加了。

实用新型内容

本实用新型的目标在于研制一个实用的既能滤波又具有较大放大功能的具有放大增益的四阶带通滤波器，该滤波器主要由两个二阶巴特沃斯低通滤波器和4个无源一阶RC高通滤波器组成。首先设计出具有放大增益的有源低通滤波器；然后采取把总放大倍数分配到多级有源滤波放大电路中的措施，降低对运放增益带宽性能的要求，用普通通用运算放大器来实现具有高增益的滤波器；最后解决有源低通滤波器与无源RC高通滤波器的级联匹配问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

具有放大增益的四阶带通滤波器，包括：

依次连接的第一低通滤波器、第一高通滤波器、第二低通滤波器、第二高通滤波器、第三高通滤波器、同相比例放大电路和第四高通滤波器；

所述第一低通滤波器和第二低通滤波器均为带有20dB增益的二阶巴特沃斯低通滤波器；

所述第一高通滤波器、第二高通滤波器、第三高通滤波器和第四高通滤波器均为一阶RC无源高通滤波器。

所述二阶巴特沃斯低通滤波器，包括：输入端，所述输入端与电阻R₁的一端连接，所述电阻R₁的另外一端与电阻R₂的一端连接，所述电阻R₂的另外一端与运算放大器的反向输入端连接，所述运算放大器的同相输入端通过电阻R₃与运算放大器的输出端连接，所述运算放大器的同相输入端通过电阻R₄接地；所述运算放大器的反向输入端通过电容C₂接地；所述电阻R₁的另外一端还与电容C₁的一端连接，所述电容C₁的另一端和电阻R₅的一端连接，所述电容C₁和电阻R₅的连接端还通过电阻R₆接地，R₅的另一端与运算放大器的输出端连接；所述运算放大器的输出端为二阶巴特沃斯低通滤波器的输出端。

所述电阻R₃和电阻R₄组成同相反馈网络；

所述电阻R₅和电阻R₆组成负反馈网络。

所述第一低通滤波器为二阶巴特沃斯低通滤波器,其输入端接收外界的输入信号，其输出端与第一高通滤波器的输入端连接。

所述第二低通滤波器为二阶巴特沃斯低通滤波器,其输入端与第一高通滤波器的输出端连接，其输出端与第二高通滤波器的输入端连接。

第二高通滤波器的输出端与第三高通滤波器的输入端连接，第三高通滤波器的输出端与同向比例放大电路的输入端连接，同向比例放大电路的输出端与第四高通滤波器的输入端连接。

所述运算放大器为通用集成运算放大器。

本实用新型的有益效果：

本实用新型对传统单位增益低通滤波器设计进行了改进，实现了带有放大增益的低通滤波器设计，结合4个一阶RC高通滤波器，采用普通通用运算放大器取得了较好的带通滤波与放大效果，降低了电路成本。4个一阶RC高通滤波器分别放置在各级放大电路之间，既可以起到高通滤波的目的，其滤波电容还可以兼备级间交流耦合作用以抑制运放的零点漂移，使电路得到简化，结构更加紧凑。

本实用新型采用四阶低通滤波器与四阶高通滤波器的组合,实现了中心频率为2.5KHz、通频带范围1.8K～3.1KHz、增益>58dB的四阶带通滤波器。

附图说明

图1为本实用新型的全部组成结构；

图2为具有放大增益的二阶巴特沃斯低通滤波器结构；