LPF电路架构及其性能的讨论

lijunwen · 发表于 2007-6-20 21:20

小弟找到两本关于低通滤波电路的书，小小的研究几天有些心得与大家分享，上个星期把手上的SBLIVE CT4670从数字部分打摩了一番，用一机内加装的PCM1716DAC板代替SBLIVE上面原有的1330A DAC，数字部分连接比较简单的，但由于原DAC板的LPF电路当初被都拆下来研究电路了，现在要重新设计一LPF给1716的输出，初时以为很简单的，谁知搞着搞着就不行了，最后只好把其全部拆下，在书店找了两本书来看！
通过书学习了一些滤波器的知识初步了解几种LPF的性能特点，现把其中两种电路的性能特点总结一下，请DX指正
首先是最常用巴特沃斯二阶LPF，其最大特点是通带内最大平坦，不过这个最大平坦是相对而言的，没有绝对的滤波，不过就巴特沃斯而言其最大平坦大处在其截止频率下2-5KHZ左右，其正弦波波形漂亮失真较低，但其方波有振铃现象，根据我从书本了解到的解释是相移较大所致！图1-图3是巴特沃斯电路的仿真数据！频率分别是1K/10K/20K，可以明显看出巴特沃斯滤波在1KHZ频率时就已经振铃了！

lijunwen · 发表于 2007-6-20 21:35

第二个讲的是贝赛尔滤波电路也叫汤母逊电路，其特点是群延时最平坦，当然也是相对而言的，但它的群延时性能真是很好的，从参数表来看10阶的贝赛尔群延时特性比3阶巴特沃还要好，与二阶巴特沃相当，甚至延时产生的峰谷也没有二阶巴特沃的大，可以说贝赛尔群延时特性就象飞机在离机场15公里就开始稳步下降的情况一样！而巴特沃的峰谷就象一个时尚迷人的女人身材一样！贝赛尔电路的正弦波波形与巴特沃电路一样漂亮，但平坦度就不如巴特沃斯，而衰减特性也差于很多滤波器，所以贝赛尔要达到与巴特沃相同的衰减特性就需要至少多两阶才能达到！但现在的DAC大多所用的数字滤波都达到了8X这样的话使用贝赛尔来进行LPF的话所需阶数也不需太多！
图4-图6是贝赛尔的方波特性图，从图上可看出其因为群延时特性好相移小所以方波在1K/10K都没有发生振铃，而20K就有点失真，但都是圆滑的失真过渡，有点象胆管！

lijunwen · 发表于 2007-6-20 21:39

而我在这http://bbs.hifidiy.net/viewthread.php?tid=71952所摩的声卡最后在PCM1716输出所接就是上面这个贝塞尔的LPF电路！当然后面加了一级BUF634作缓冲输出，以推动低阻抗负载，同时隔离后级对LPF运放的干扰！
在这说明一点：在图1-图6所设计的截止频率为44KHZ，R1=R2=R5=5.6K，输出负载电阻都是22.5K，巴特沃与贝塞尔所不同的就是两个电容C1/C2的容值！

因心 · 发表于 2007-6-20 21:40

学习，不知道GIC滤波器的特点是什么？？？

lijunwen · 发表于 2007-6-20 21:55

我从书上看来对GIC（广义导纳变换器Generalized Immittance Converters）的解释是将电容变换为电感的电路比较适合用于HPF（高通滤波）电路！
而FDNR(频率相关负阻Frequency Dependent Negative Resistance)电路，是把电阻变为电感的电路，其因为一端必须接地所以是很适合用于LPF（低通滤波）电路的！
上面两种电路都较复杂，没有一定数学基础及电学知识非常难计算数值！
至于其特点是由其所需变换的LC电路架构所确定的（如设计采用巴特沃就有巴特沃的特色），两种电路目的都是把LC滤波电路中的L通过变换成电阻或电容！所以GIC或FDNR只是元件实现手段而不是象巴特沃和贝塞尔是电路架构！

lijunwen · 发表于 2007-6-20 22:26

更正一下，上面贝塞尔电路的C1/C2数值搞错了，刚才把DAC板装好时发现数值不同，才知道，因为我买元件时要重新计算核对一下的，C1/C2数值正确应为C1=879PF C2=300PF

小鬼头 · 发表于 2007-6-20 22:50

原帖由 lijunwen 于 2007-6-20 21:55 发表
巴特沃和贝塞尔是电路架构！

可能你看走眼了.

巴特沃和贝塞尔是滤波器类型的名称(实际上是数学函数表述式),它有特定的滤波特性,包括幅频特性和相频特性.它与电路架构无关.

GIC,SALLEN-KEY等等有源滤波器电路,这些才是滤波器的电路架构.

在电路架构上,改用不同的元件参数,可以获得不同的滤波特性.比如,SALLEN-KEY线路,就可以做成巴特沃LPF,也可以做成贝塞尔型,也可以做契比雪夫型.....所以,有时看电路原理图,若不熟悉特定的元件参数,是看不出来做的是什么类型的LPF,但电路形式,却是可以一眼看出.

无源器件(LC)也可做成不同类型的滤波器.它又是另一种电路形式,不同于SALLEN-KEY这些有源滤波器.

highling · 发表于 2007-6-20 22:56

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lijunwen · 发表于 2007-6-20 22:59

原帖由 小鬼头 于 2007-6-20 22:50 发表

可能你看走眼了.

巴特沃和贝塞尔是滤波器类型的名称(实际上是数学函数表述式),它有特定的滤波特性,包括幅频特性和相频特性.它与电路架构无关.

GIC,SALLEN-KEY等等有源滤波器电路,这些才是滤波器的电路架 ...

嗯，我明白了！但我觉得把它们提升到架构的高度上来说还是可以的，而且我觉得一但确定采取何种计算方法那么声音取向就基本确定了！

lijunwen · 发表于 2007-6-20 23:04

谢谢小鬼头老大指正

sogno · 发表于 2007-6-21 11:15

请问仿真软件是那款？

lijunwen · 发表于 2007-6-21 11:16

原帖由 sogno 于 2007-6-21 11:15 发表
请问仿真软件是那款？

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