在上一篇博客中,介绍了如何通过跨阻放大器,将霍尔输出的电流转换成电压。本篇博客继续介绍,如何将得到的电压进行滤波。
有源滤波和无源滤波的选择
简单来说,对于采样电路而言,无源滤波一般选择RC滤波,RC滤波成本低、简单易实现。但是不能够调节增益。有源滤波通过运放电路实现,可以实现更加复杂的滤波特性。本篇博客主要介绍如何设计有源滤波器。
(叠甲:本人对有源滤波器的认识也并不深刻,也是借助于已有的工具进行设计,旨在快速完成可用的设计,而非深入讲解其工作原理)
巴特沃斯滤波器设计
常见的有源滤波器有多种,对比如下
站内也有一些博客进行了比较,例如
巴特沃斯、切比雪夫、椭圆、贝塞尔滤波器------(1)知识概要-CSDN博客
想要从原理上理解如何设计巴特沃斯滤波器,对于我这种初学者而言,仍存在一定的难度。我借助了TI的滤波器设计工具Filter Design Tool。
在设计滤波器之前,我们需要首先明确对滤波器的设计需求。对于我们采样电压电流而言,我们需要设计一款低通滤波器。
首先,进入Filter Design Tool网站,选择第一个Lowpass类型。
接着选择低通滤波器的通带和阻带。例如,我的逆变器开关频率为10kHz,我设计通带为5000Hz,对应的增益为0dB,阻带为20kHz,对应的增益为-40dB,同时选择,滤波器的类型为Butterworth。此时该工具会生成一个两级式的Butterworth滤波器,对应的阶数为4阶,点击select。下图标注了操作需要设计的地方
滤波器设计工具设计出的Butter worth滤波器为两个Sallen-Key滤波器级联。点击Create Design
滤波器设计工具提供了设计方案。需要注意以下几点
① 由于上一篇博客提到,IV转换电路的输出电压为11.55V,所以我们需要将运放的供电电压选择大于11.55V,选择±15V即可。
②运放外围需要用到的元件有电阻和电容,其中电阻1%精度的容易买到,电阻10%精度的容易买到(个人感觉)。
以上便完成了一个4阶Butterworth低通滤波器的设计。
Multisim仿真验证
通过在multisim中搭建仿真,并在输入信号中叠加了8000Hz的噪声,下图中红色为滤波器的输入波形,蓝色为滤波器的输出波形,可以看出能够对高频信号进行滤波,50Hz的波形没有明显的幅值衰减和相位滞后。
以上便完成了Butteworth滤波器的设计。
不足之处请指正,希望对你有所帮助,我是ManTou!