[實用新型]低通濾波電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320066864.4
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN203301434U
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設計）人: 包興坤
• 申請（專利權）人: 蘇州硅智源微電子有限公司
• 主分類號: H03H7/01
• 分類號: H03H7/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發(fā)明涉及一種低通濾波電路，為了從信號中濾除高頻交流分量，以得到信號中的直流和低頻交流。該低通濾波電路的直流精度很高，同時可以濾除信號中超過預設的高頻交流分量，衰減該信號的頻帶使其變得相對狹窄。?

背景技術：

現有技術已知的最簡單的低通濾波電路是一階或者二階RC網絡。一階RC網絡是由一個電阻和一個電容連接在輸出端子和輸入端子之間所構成的。二階RC網絡是由兩個這樣的電阻和兩個這樣的電容連接在輸入端子和輸出端子之間所構成的，具體連接方式如圖1所示。這種類型的低通濾波電路的直流精度很高。這就是說，這種類型的低通濾波電路中沒有有源電路，該濾波電路對除了從它的輸入端流向輸出端的直流信號的其他信號不作出任何響應。如圖2中所示的實線曲線很好的說明了圖1所示的純RC過濾網絡電路的輸出電壓和頻率之間的函數關系，垂直軸表示輸出電壓，水平軸代表頻率。?

值得注意的是，如圖2所示，輸出端子中的直流分量(頻率為零)與輸入端子中的直流分量相等。然而，從圖2中還可以看出，隨著電壓的逐漸減小，頻率在到達它的截止頻率F_C之前，也隨之相應的減小。F_C為輸入電壓衰減3分貝之后的信號的頻率，或者(見圖2所示)。從一方面來看，該純RC濾波電路濾除信號中的超過預設頻帶的高頻分量。從另一方面來看，該純RC濾波電路的性能逐漸衰退，這可以與圖2中虛線所示的理想低通濾波電路的性能作比較。從圖2可以看出，理想低通濾波電路的輸出電壓從零頻率到截止頻率之間的較低頻帶內始終與輸入電壓保持相等，且輸入電壓(以及截止頻率)?降為零。?

為了改善上述的低通濾波電路衰退的性能，有人提出了在純RC網絡電路中增加有源電路。具體連接方式如圖3所示。該RC網絡由電阻R1，R2，R3和電容C1，C2組成。電路的其余部分即為有源電路，該有源電路由運算放大器A1構成。該有源電路與RC網絡共同作用，減緩了該低通濾波電路的衰減性能。如圖4所示，與圖2一樣，很形象地描述了頻率和輸出電壓之間的函數關系。值得注意的是，圖4中實線曲線的頂部比圖2中實線曲線的頂部平坦，這說明圖3中的低通濾波電路的輸入電壓增益為1，該輸入電壓的頻率大于零。然而，如圖3所示的低通濾波電路不是直流高精度的。這就是說，該低通濾波電路的輸出信號中零頻率的直流分量可能等于或者大于或者小于輸入信號中的直流分量，圖4中的虛線很形象地說明了這一點，這是由直流路徑中的有源電路，特別是運算放大器A1所引起的。如圖3所示電路中，該直流路徑中包括電阻R1和R3，還包括運算放大器的反饋回路。該運算放大器的反饋回路試圖彌補信號中的直流分量，這樣做的同時，又為輸出的直流分量引入了一個干擾信號。?

發(fā)明內容：

鑒于上面所述的情況，本發(fā)明的第一個目的是提供一個低通濾波電路，是直流高精度的，同時，與純RC低通濾波電路相比，過濾信號中的高頻使其衰減的相對狹窄。?

本發(fā)明第二個目的是提供一個低通濾波電路，通過該低通濾波電路的直流分量和低頻交流分量由幅度決定。同時，濾除信號中的高頻分量，使得信號的頻帶衰減的相對狹窄，這是五階濾波帶的具體體現。?

本發(fā)明的第三個目的是提供一個低通濾波電路，利用其有源電路對信號的直流分量不作出響應這一特點，使得信號的直流分量得以分離。?

本發(fā)明第四個目的是提供一個低通濾波電路，之前所提到的該電路中的有源電路與輸入輸出相對獨立，以分離出信號中的直流分量，即直流分量的幅度可能遠大于未被分離的信號的幅度。?

本發(fā)明提出的低通濾波電路，為了從信號中濾除高頻交流分量，以得到直流和低頻交流，其第一個電路，無任何有源電路，當它接收一個輸入信號的時候，將輸出該信號的直流分量和低頻交流分量的組成部分；第二個電路的端子與第一個電路的端子相連接，第二個電路中的有源電路的作用是阻止信號中的高頻分量到達輸出端，第一個電路和第二個電路的共同作用，使得該有源電路對信號中的直流分量沒有影響，因此，該有源電路將不影響輸出信號的直流分量的振幅；第二個電路和第一個電路是以交流耦合的方式相連接，使得第二個電路的輸入信號與直流分量相隔離，即直流分量的幅度遠大于第二個電路中未被分離的信號的幅度；第二個端子包括平衡振幅的端子，使得輸出的信號中低頻交流分量的振幅大約等于直流分量的振幅，該直流分量是濾除了信號中超過預設的高頻分量之后所得到的，這樣可以衰減該信號的頻帶使其變得相對狹窄，平衡振幅的端子包括一個反饋網絡，該反饋網絡中有一個預設的傳遞函數電路G(s)，用以預設衰減帶寬，該傳遞函數電路為四階，濾波帶為五階。?