淺析低通Sallen Key濾波器的高頻饋通現(xiàn)象

如下圖所示，是我們前面提到過(guò)的4元件SK型低通濾波器，基于TINA仿真器AC特性來(lái)看，從Gain/Phase頻率響應(yīng)曲線(xiàn)上可以看到，從430kHz開(kāi)始，其增益不再繼續(xù)下降，開(kāi)始逐步上升，在10MHz達(dá)到-44.51dB。

對(duì)于這種現(xiàn)象，稱(chēng)為SK低通濾波器的高頻饋通現(xiàn)象，它使得低通濾波器在頻率特別高的時(shí)候，濾波效果變差。

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形成這種高頻饋通現(xiàn)象的主要原因是因?yàn)镾K濾波器結(jié)構(gòu)本身導(dǎo)致，下圖我們結(jié)合運(yùn)算放大器內(nèi)部等效模型，在信號(hào)輸入頻率很高的時(shí)候，運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)增益急劇下降，導(dǎo)致等效的輸出受控電壓源Auouid急劇下降（甚至接近0）。這個(gè)時(shí)候，輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)R1，以及在高頻下幾乎短路的C1達(dá)到運(yùn)算放大器的輸出端，和運(yùn)算放大器的輸出電阻形成分壓，uo=uiro/(R1+ro)。

對(duì)于運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)輸出阻抗，和其輸入信號(hào)的頻率相關(guān)，一般在高頻時(shí)可以達(dá)到百ohm級(jí)別，這樣就會(huì)造成分壓比不會(huì)太小，使得高頻時(shí)濾波效果變差，相當(dāng)于輸入信號(hào)直接從輸入端送達(dá)輸出端，因此稱(chēng)為高頻饋通。

避免這種高頻饋通的方法主要有以下幾種方式：

1、選擇MFB濾波器。

2、使用帶寬足夠大的運(yùn)放，此外如果選擇更大的R1，高頻饋通形成的分壓比越小，對(duì)抑制高頻饋通有利，當(dāng)然從以上的分析我們也可以選擇一個(gè)開(kāi)環(huán)輸出電阻較小的運(yùn)算放大器（這種往往不及預(yù)期）。

3、在SK濾波器后端增加一個(gè)無(wú)源低通，但該種方式會(huì)影響整個(gè)濾波器的性能以及DC特性。