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低通滤波、反相放大器电路

news 2026/1/12 12:20:17

1 简介

这种可调低通滤波、反相放大器电路可将信号电平放大 26dB 或 20V/V。R2 和 C1 会为此电路设置截止频率。此电路的频率响应与无源 RC 滤波器的相同，除非输出按放大器的通带增益进行放大。低通滤波器通常用于音频信号链，此滤波器有时也称为低音增强滤波器。

2 设计目标

2.1 输入

$V_{iMin}=-0.1V$
$V_{iMax}= 0.1V$

2.2 输出

$V_{oMin}=-2V$
$V_{oMax}= 2V$

2.3 电源

$V_{ee}=-2.5 V$
$V_{cc}=2.5 V$

2.4 截止频率

$f_{p}=2kHz$

3 电路设计

根据设计目标，最终设计的电路结构和参数如下图：

注意事项：

C1 和 R2 设置低通滤波器截至频率
使用高值电阻器可能会减小电路的相位裕度并在电路中引入额外的噪声
R2 和 R1 设置电路增益
为音频低音增强应用选择 2kHz 的极点频率 fp
避免将电容负载直接放置在放大器的输出，以最大程度地减少稳定性问题
大信号性能可能会受到压摆率的限制。因此，应检查数据表中的最大输出摆幅与频率间的关系图，以最大程度地减小转换导致的失真

4 设计计算

传递函数

$V_{o}=V_{i}*(-\frac{R_{2}}{R_{1}})$

为通带增益选择电阻器值

$Gain = \frac{R_{2}}{R_{1}}=20\frac{V}{V}$

$R_{1}=1k\Omega$

$R_{2}=Gain * R1= 20*1K=20k$

选择低通滤波器频率 $f_{p}$

$f_{p}=2kHz$

计算使用R2的C1，设置fp的位置

$f_{p}=\frac{1}{2*\pi *R_{2}*C_{1}}=2kHz=>C1=\frac{1}{2*\pi *R_{2}*f_{p}}=3.98nF\approx 3.9nF$

计算不失真所需的最小压摆率

$V_{p}=\frac{SR}{2*\pi *f}=>SR>2*\pi *f*V_{p}=2*\pi *2000*2V=0.25\frac{V}{us}$

$SR_{TLV9002} = 2\frac{V}{us}$ ，满足要求

5 电路仿真

时域仿真：

频域仿真：

低通滤波、反相放大器电路

1 简介这种可调低通滤波、反相放大器电路可将信号电平放大 26dB 或 20V/V。R2 和 C1 会为此电路设置截止频率。此电路的频率响应与无源 RC 滤波器的相同，除非输出按放大器的通带增益进行放大。低通滤波器通常用于音频信号链，此滤波器有时也称为低音增强…...

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