《電子技術(shù)應(yīng)用》
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超低杂散多级反馈带通滤波器设计
电子技术应用
于吉刚，符超
中国电子科技集团公司第五十八研究所
摘要： 针对于高精度数据采集系统的测试和测量中，高质量的带通滤波器是非常关键的部分，然而，使用无源元器件实现低频高质量的滤波器需要大电感，尺寸和成本都令人望而却步。采用高性能全差分音频放大器OPA1632D设计了六阶有源1 kHz带通滤波器。该带通滤波器采用多级反馈设计，原理结构简单，设计成本低廉，使用TINA-TI仿真测试效果较好，实际应用于高性能模拟数字转换器AD7961前端滤波测试，SNR与SFDR动态指标接近手册理论值。仿真和实践证明该滤波器的设计满足高精度的数据采集前端滤波的使用需求。
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，Fu 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)偅?/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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