作者：Kushwanthi Padmanabhuni
器件選擇對(duì)電路設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。在最終開(kāi)始生產(chǎn)前，通過(guò)仿真和原型制作驗(yàn)證器件選擇是否正確極為重要。
您對(duì)在設(shè)計(jì)中選擇了合適的元件有多大自信呢？如果在仿真前有個(gè)工具能精調(diào)您的選擇會(huì)怎么樣？
模擬濾波器向?qū)Ь褪沁@樣一種用于現(xiàn)實(shí)運(yùn)算放大器的實(shí)用設(shè)計(jì)工具。這款工具讓您不必再苦尋濾波器建議，助您設(shè)計(jì)出具備所需特性的低通、高通或帶通濾波器，且準(zhǔn)備時(shí)間更短（圖1）。
圖1. 濾波器類(lèi)型。
此外，它提供了對(duì)濾波器的理論預(yù)期和實(shí)際性能的嚴(yán)謹(jǐn)分析。
那么，它的工作原理是什么呢？這些建議只是基于通帶和阻帶定義嗎？不，遠(yuǎn)不止于此。它涵蓋了從定義特性到濾波器響應(yīng)特性的整個(gè)過(guò)程，如圖2所示。您可以通過(guò)這個(gè)選項(xiàng)選擇濾波器響應(yīng)的類(lèi)型（如巴特沃茲、貝塞爾、切比雪夫等），定義從通帶到阻帶的轉(zhuǎn)換。您還可以在較少級(jí)電路拓?fù)浠蚩焖俳㈦娐吠負(fù)溟g做選擇。
圖2. 在幅度視圖定義特性。
通過(guò)各種可用視圖（例如幅度、相位、階躍響應(yīng)、功率和噪聲），模擬濾波器向?qū)Чぞ咦屇梢詸z查特征參數(shù)更改時(shí)的性能變化。如圖2和圖3所示，幅度和相位視圖可以幫助您了解信號(hào)的相位和幅度影響。
圖3. 相位視圖
級(jí)視圖顯示了運(yùn)算放大器濾波器各級(jí)特征參數(shù)及其特性（圖4）。這個(gè)視圖便于分級(jí)了解濾波器。
圖4. 濾波器級(jí)視圖。
過(guò)沖和振鈴定義波形的失真，這可通過(guò)從階躍響應(yīng)視圖（圖5）獲得的濾波器階躍響應(yīng)進(jìn)行分析。
圖5. 濾波器的階躍響應(yīng)。
理論特性確定后，下一步就是電路設(shè)計(jì)，如圖6所示。這時(shí)，模擬濾波器向?qū)Чぞ吒鶕?jù)指定的優(yōu)化類(lèi)型（如功率、噪聲或電壓范圍）給出建議。您可以選擇使用建議器件或自己選擇。
圖6. 元件選擇。
雖然模擬濾波器向?qū)Чぞ甙此杼匦赃x擇了最合適的器件，但是找到并使用和建議完全一致的器件可能很難或不切實(shí)際。因此，您可以通過(guò)元件容差功能靈活選擇電阻和電容容差（圖7）。同時(shí)，您還可以查看調(diào)整容差對(duì)濾波器性能的影響。
圖7. 定義元件容差。
圖8顯示了使用正確放大器的最終電路設(shè)計(jì)，以便您進(jìn)行電路仿真或原型制作。
圖8. 最終電路。
模擬濾波器向?qū)Чぞ叻浅?shí)用，可以讓您在每個(gè)步驟（從定義濾波器特性到定義公差）檢查濾波器的性能優(yōu)化。這些功能有助于在流程的每一步精調(diào)您的設(shè)計(jì)。同時(shí)它們也提供了更高的靈活性，通過(guò)更少的迭代次數(shù)獲得最佳設(shè)計(jì)，從而節(jié)省寶貴的精力。
測(cè)驗(yàn)：
問(wèn)題1：
設(shè)計(jì)一個(gè)兩級(jí)低通巴特沃茲濾波器，具備以下特性：1 MHz截止頻率、3 MHz阻帶和0 dB增益。按低噪音和±5 V電源要求來(lái)優(yōu)化您的設(shè)計(jì)。使用工具推薦的默認(rèn)元件容差和放大器。
濾波器的總靜態(tài)功耗是多少？
問(wèn)題2：
設(shè)計(jì)一個(gè)通帶紋波為0.08 dB的兩級(jí)低通四階切比雪夫?yàn)V波器，以及一個(gè)具備相同特性的四階巴特沃茲濾波器，并比較兩者。
哪個(gè)濾波器過(guò)渡帶更窄？
您可以在學(xué)子專(zhuān)區(qū)博客上找到問(wèn)題答案。
關(guān)于作者
Kushwanthi Padmanabhuni是歐洲中央應(yīng)用中心的應(yīng)用工程師，為精密測(cè)量和儀器儀表提供支持。她于2015年8月作為應(yīng)屆培訓(xùn)生加入ADI公司，工作地點(diǎn)在慕尼黑。她擁有機(jī)械電子碩士學(xué)位和電子與通信工程學(xué)士學(xué)位。
