[发明专利]一种高通滤波电路模块的构建方法

说明书

技术领域

本申请涉及一种高通滤波电路模块的构建方法。

在信号检测中，经常存在着低频干扰，如电路失调电压、生物电检测中的极化电压等，它们甚至比要检测的有用信号还要大得多，因此，经常需要在信号进一步放大和模数转换前先进行模拟高通滤波。模拟高通滤波器设计好后，有了滤波器系统的传递函数，存在一个用什么样的一些高通滤波电路模块来搭建实现的问题，也可能选用一个高通滤波电路模块搭建即可，也可能需要选用几个高通滤波电路模块进行级联。典型的高通滤波电路模块有：(1)基于RC的一阶高通滤波电路模块，(2)萨伦-基(Sallen key)二阶高通滤波电路模块等。有文献还介绍了一种通过对差动放大器的输出进行积分反馈来构建的高通滤波电路模块，是一个一阶电路系统模块。

构建有特色的高通滤波电路模块，不论是对高性能模拟滤波器的设计还是对其搭建实现都有重要意义。

背景技术

众所周知，典型的基于RC的一阶高通滤波电路模块如图2、图3所示。图2为一阶无源高通滤波电路模块，其传递函数H(s)＝V₀(s)/V_i(s)＝sRC/(sRC+1)，一般称f_c＝1/(2πRC)赫兹为截止频率。图3为一阶有源高通滤波电路模块，如果假定模块中同相放大部分的增益为1，则同样有其传递函数H(s)＝V₀(s)/V_i(s)＝sRC/(sRC+1)，截止频率f_c＝1/(2πRC)赫兹。

典型的二阶高通滤波电路模块，即萨伦-基(Sallen key)二阶高通滤波电路模块，如图4所示。其传递函数为H(s)＝V₀(s)/V_i(s)＝As²/(s²+sω_c/Q+ω_c²)，其中，ω_c＝1/(RC)弧度/秒，为截止角频率，Q＝1/(3-A)，A为模块中同相放大部分的增益。

已有的通过对差动放大器的输出进行积分反馈来构建的高通滤波电路模块如图5所示。如果假定其差动放大器部分的增益为1，则可导出整个模块的传递函数为H(s)＝V₀(s)/V_i(s)＝sRC/(sRC+1)，与图2图3所示的典型的基于RC的一阶高通滤波电路模块的传递函数相同，同为一阶系统。但是，理论分析和实践检验的结果是：图5所示的对差动放大器输出进行积分反馈构建的高通滤波电路模块，放大和高通滤波融为一体，更易抑制差动放大电路的饱和，有一定优势。目前，尚没有看到有文献提出采用积分反馈方式构建更高阶的高通电路模块的方案。

现有高通滤波电路模块的通带内相频特性不理想，当基于它们级联搭建高阶模拟高通滤波器时，各模块的相位失真会累积起来；级联后阶数过高时，虽然实现的高通滤波器幅频特性可以很好，但总体性能不仅不能提高，还会严重恶化。原因是：很多情况下，通带内相频特性是更重要的特性，对有用信号的保真更为关键。因此，需要提出通带内相频特性更为优异的高通滤波电路模块。

参考文献：

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