超低雜散多級反饋帶通濾波器設計
電子技術應用
于吉剛，符超
中國電子科技集團公司第五十八研究所
摘要： 針對于高精度數據采集系統的測試和測量中，高質量的帶通濾波器是非常關鍵的部分，然而，使用無源元器件實現低頻高質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設計了六階有源1 kHz帶通濾波器。該帶通濾波器采用多級反饋設計，原理結構簡單，設計成本低廉，使用TINA-TI仿真測試效果較好，實際應用于高性能模擬數字轉換器AD7961前端濾波測試，SNR與SFDR動態指標接近手冊理論值。仿真和實踐證明該濾波器的設計滿足高精度的數據采集前端濾波的使用需求。
中圖分類號：TN713 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245103
中文引用格式： 于吉剛，符超. 超低雜散多級反饋帶通濾波器設計[J]. 電子技術應用，2024，50(10)：105-109.
英文引用格式： Yu Jigang，Fu Chao. Design of ultra-low spurs multi-stage feedback bandpass filter[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(10)：105-109.
中文引用格式： 于吉剛，符超. 超低雜散多級反饋帶通濾波器設計[J]. 電子技術應用，2024，50(10)：105-109.
英文引用格式： Yu Jigang，Fu 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鍵電子器件，能夠在特定頻率范圍內使電信號暢通無阻或僅經歷微小衰減，同時有效抑制其他頻率成分的通過。其應用之廣泛，幾乎滲透到電信領域的各個角落。在低頻段，帶通濾波器常用于音頻信號（0~20 kHz）的調制解調及語音處理，為聲音傳輸提供了清晰而穩定的通道[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，確保信號的精確傳遞。此外，帶通多反饋濾波器亦在數據轉換器前端發揮著不可或缺的作用，為數據轉換提供高質量的信號預處理。至于噪聲濾波器，更是廣泛應用于各類信號鏈應用，有效凈化信號，提升信號質量。這些多樣化的應用充分展現了帶通濾波器在電信領域中的不可替代性[2]。
測量高信噪比的模數轉換器動態指標時，通常需要特定頻率的高純凈信號進行分析才能計算出實際的動態指標，實際使用的函數信號發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，使用高精度的低雜散的帶通濾波器可以實現濾除特定頻率下的大部分噪聲頻率信號，本課題設計的1 kHz的帶通濾波器可以實現濾除-110 dB以下的噪聲信號，可以有效地濾除高精度模數轉換器的前端1 kHz頻率之外的雜散信號，保障模數轉換器的動態指標。
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作者信息：
于吉剛，符超
（中國電子科技集團公司第五十八研究所，江蘇 無錫214035）
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