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有源滤波器电路运用设计要求

2020-04-29 09:54:00

有源滤波器电路运用设计要求:


一、有源滤波器设计要求:


水声接收机是水声通信工程中的重要部分,而接收机中的有源滤波器又有着至关重要的作用。为得到较好的滤波效果,要求有源滤波器在通频带内的频率响应平坦,最大增益接近0dB,噪声小(一般水声接收机在动态增益为20dB时,接收机输人端等效输入噪声谱级指标为Nin≤10nw/VHz)。这里以多波速侧扫声呐的有源滤波器设计要求为例,以前面介绍的两种不同滤波电路实现原理设计,并对这两种设计方案的优劣性进行比较。


有源滤波器3.jpg


多波束侧扫声呐有源滤波器的设计要求为:


(1)有源滤波器类型为巴特沃斯带通有源滤波器;


(2)最大增益A在士1dB范围内;


(3)中心频率F=450kHz士1%;


(4) -3dB带宽B_3=60 kHz士1%;


(5) -40dB带宽B_so≤240kHz;


(6)矩形系数≤4;


有源滤波器2.jpg


(7)通频带内增益起伏尽可能平坦;


(8)有源滤波器输出端等效噪声谱级尽可能小;


(9)设计电路时所用的元件必须符合工业标称值。


二、运用第一种二阶有源滤波电路设计有源滤波器:


方案一为运用第一种二阶有源滤波电路设计有源滤波器。设计时,运放采用输出噪声较低的LT6235芯片,电阻采用E-96系列的误差在土1%的精密电阻,电容采用E24系列的误差在士5%的精密电容。有源滤波器各级参数与元件标称值见表3,有源滤波器设计原理图及有源滤波器参数见图5图10。


在通带内等间隔采样600个频点,得到其噪声特性数据并保存为数据文件,然后使用数据处理软件进行坐标变换,得到通频带内噪声谱级见图1l。

进一步对图11中的曲线取平均值程序为:>>nf =load(6235.txt);f=nf(:,1);n= nf(:,2);sqrtf=sqrt(f);tempfl=sqrtf(1:599);tempf2-sqrtf(2:600);delta _sqrtf= tempf2- tempfl;tempnl n(1:599);tempn2-n(2:600);med_ n=0.5*(tempnl + tempn2)

average n rot90(med_ n)*delta ,sqrtf/(sqrtf(600)-sqrtf(1))

计算得到通带内噪声谱级平均值average n =5.0065e007=500.65nV/Hz5


三、运用第二种二阶有源滤波电路设计有源滤波器:


方案二为运用第二种二阶有源滤波电路设计有源滤波器。设计时,采用有源滤波器芯片LT1568进行原理设计。其中:C=105.7pF,C2=141.3pF,电阻采用E-96系列的误差在土1%的精密电阻4,电容采用E24系列的误差在士5%的精密电容。有源滤波器各级参数与元件标称值见表4,有源滤波器设计原理图与有源滤波器参数见图12-图17。


在通带内等间隔采样600个频点,得到其噪声特性数据并保存为数据文件,然后使用数据处理软件进行坐标变换,得到通带内噪声谱级见图11。


有源滤波器1.jpg

进一步对图11中的曲线取平均值程序为:>>nf=load('1568. txr);f=nf(,1);n= nf(:.2);sqrtf=sqrt(f);tempf1 = sqrtf(1:599);tempf2 =sqrtf(2600);delta._sqrtf= tempf2- tempfl;tempnl=n(1:599);tempn2= n(2;600);med_ n=0.5 * (tempnl + tempn2);average.n= rot90(med_,n) * delta_ ,sqrtf/(sqrtf( 600)- sqrtf(1));

计算得到通带内噪声谱级平均值average.n=4.7878e-007=478.78nV/Hz95。