《電子技術(shù)應(yīng)用》
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超低雜散多級(jí)反饋帶通濾波器設(shè)計(jì)
電子技術(shù)應(yīng)用
于吉?jiǎng)?，符?/div>
中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所
摘要： 針對(duì)于高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的測(cè)試和測(cè)量中，高質(zhì)量的帶通濾波器是非常關(guān)鍵的部分，然而，使用無(wú)源元器件實(shí)現(xiàn)低頻高質(zhì)量的濾波器需要大電感，尺寸和成本都令人望而卻步。采用高性能全差分音頻放大器OPA1632D設(shè)計(jì)了六階有源1 kHz帶通濾波器。該帶通濾波器采用多級(jí)反饋設(shè)計(jì)，原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)成本低廉，使用TINA-TI仿真測(cè)試效果較好，實(shí)際應(yīng)用于高性能模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器AD7961前端濾波測(cè)試，SNR與SFDR動(dòng)態(tài)指標(biāo)接近手冊(cè)理論值。仿真和實(shí)踐證明該濾波器的設(shè)計(jì)滿(mǎn)足高精度的數(shù)據(jù)采集前端濾波的使用需求。
中圖分類(lèi)號(hào)：TN713 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245103
中文引用格式： 于吉?jiǎng)?，符? 超低雜散多級(jí)反饋帶通濾波器設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2024，50(10)：105-109.
英文引用格式： Yu Jigang，F(xiàn)u Chao. Design of ultra-low spurs multi-stage feedback bandpass filter[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(10)：105-109.
Design of ultra-low spurs multi-stage feedback bandpass filter
Yu Jigang，F(xiàn)u Chao
No.58 Research Institute， China Electronics Technology Group Corporation
Abstract： In the testing and measurement of high-precision data acquisition systems, high-quality bandpass filters are crucial. However, using passive components to achieve low-frequency and high-quality filters requires large inductors, and the size and cost are daunting. This design uses the high-performance fully differential audio amplifier OPA1632D to design a sixth order active 1kHz bandpass filter. The bandpass filter adopts a multi-level feedback design, with a simple principle structure and low design cost. The simulation test results using TINA-TI are good, and it is actually used for front-end filtering testing of high-performance analog-to-digital converter AD7961. The SNR and SFDR dynamic indicators are close to the theoretical values in the manual. Simulation and practice have shown that the design of this filter meets the needs of high-precision data acquisition front-end filtering.
Key words : bandpass filter；audio amplifier；OPA1632；multi-level feedback；AD7961；SNR

引言

帶通濾波器作為一種關(guān)鍵電子器件，能夠在特定頻率范圍內(nèi)使電信號(hào)暢通無(wú)阻或僅經(jīng)歷微小衰減，同時(shí)有效抑制其他頻率成分的通過(guò)。其應(yīng)用之廣泛，幾乎滲透到電信領(lǐng)域的各個(gè)角落。在低頻段，帶通濾波器常用于音頻信號(hào)（0~20 kHz）的調(diào)制解調(diào)及語(yǔ)音處理，為聲音傳輸提供了清晰而穩(wěn)定的通道[1]；而在高頻段，它則扮演著射頻傳輸和接收信道選擇的重要角色，確保信號(hào)的精確傳遞。此外，帶通多反饋濾波器亦在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器前端發(fā)揮著不可或缺的作用，為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換提供高質(zhì)量的信號(hào)預(yù)處理。至于噪聲濾波器，更是廣泛應(yīng)用于各類(lèi)信號(hào)鏈應(yīng)用，有效凈化信號(hào)，提升信號(hào)質(zhì)量。這些多樣化的應(yīng)用充分展現(xiàn)了帶通濾波器在電信領(lǐng)域中的不可替代性[2]。

測(cè)量高信噪比的模數(shù)轉(zhuǎn)換器動(dòng)態(tài)指標(biāo)時(shí)，通常需要特定頻率的高純凈信號(hào)進(jìn)行分析才能計(jì)算出實(shí)際的動(dòng)態(tài)指標(biāo)，實(shí)際使用的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器在特定頻率下也包含這其他頻率的非常小的噪聲信號(hào)，使用高精度的低雜散的帶通濾波器可以實(shí)現(xiàn)濾除特定頻率下的大部分噪聲頻率信號(hào)，本課題設(shè)計(jì)的1 kHz的帶通濾波器可以實(shí)現(xiàn)濾除-110 dB以下的噪聲信號(hào)，可以有效地濾除高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器的前端1 kHz頻率之外的雜散信號(hào)，保障模數(shù)轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)指標(biāo)。


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作者信息：

于吉?jiǎng)?，符?/p>

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所，江蘇 無(wú)錫214035）


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