简单的可切换滤波器设计

滤波器可以定义为：滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分。利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。换句话说，凡是可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减或抑制其他频率成分的装置或系统都称之为滤波器。

通常，在低频(<100 kHz)应用中，无源滤波器使用电阻和电容组成。因此它被称为无源RC滤波器。同样，对于高频(> 100 kHz)信号，无源滤波器可以设计为电阻 - 电感 - 电容组合。因此，这些电路被称为无源RLC电路。通常使用三种滤波器设计：低通滤波器，高通滤波器和带通滤波器。

滤波器的作用

1、将有用的信号与噪声分离，提高信号的抗干扰性及信噪比;

2、滤掉不感兴趣的频率成分，提高分析精度;

3、从复杂频率成分中分离出单一的频率分量。

什么是Sallen-Key滤波器，Sallen-key是设计有源滤波器设计的一种拓扑结构，VCVS(Voltage-controlled voltage-source)滤波器的变种，由麻省理工学院林肯实验室的R. P. Sallen and E. L. Key 在1955所提出。

Sallen-key拓扑的特点：

高输入阻抗

增益容易被配置

运放被配置为电压跟随(Voltage Follower)模式

这是Sallen-key滤波器的通用模型。模型中运放被配置成电压跟随模式。

图 1 显示了 Sallen-Key 高通滤波器 (HPF) 如何仅使用一个额外的晶体管和电阻器即可打开/关闭。

图 1 Sallen-Key HPF 滤波器拓扑，可以使用额外的晶体管和电阻器打开/关闭。

这个解决方案对于 Sallen-Key 滤波器来说似乎已经足够了，因为拓扑结构本身相当简单。

这里的运算放大器是一个可编程运算放大器，具有一个灌入设置电流 I set(即通过设置电阻 R4 流入运算放大器的电流)。LM146 和 LM346 就是这种类型的运算放大器。

使用源设置电流的运算放大器(如 LM4250)也可以与该电路的简单镜像修改一起使用。例如，Q1 变为 PNP 型晶体管，应改为连接到 +E 端子。

电阻R3代表运放关断时的迂回方式。当晶体管 Q1 截止时，设定电流流入 I设定端子(引脚 9)。因此，运算放大器开启并具有非常低的输出阻抗，该阻抗由分压器中的电阻器 R3 组成，可有效消除迂回方式(超过 80 dB)，留下滤波后的输出。

如果晶体管 Q1 导通，则电流 I set流入 Q1 并且无法激活 I set端子。这是因为我设置的端子的阈值电压(0.8V 到 0.9V) 。因此，运算放大器关闭，其输出有效地与电路断开。

现在输出由电阻 R3 和负载阻抗组成的分压器决定。为了强调这一点，下一个级联显示为缓冲区，这不是强制性的。注意：滤波器的元件(R1 和 C1)与电阻 R3 并联，这一点不可忽略。

LPF 的一个版本如图 2 所示。它使用单极电源和带有内置偏置电阻器的晶体管 Q1 (SRC1204)，这使得电路更加简单。

图 2可以通过使用单极电源和带有内置偏置电阻器的晶体管 Q1 (SRC1204) 来打开/关闭的 LPF 拓扑。