有源带通滤波器电源模块设计 - 二阶有源带通滤波器原理图及设计流程

　　电源模块：

　　直流稳压电源的工作原理

　　电源是构成一个完整功放的重要组成部分，其稳定的向外电路提供能量，保证外电路能正常的进行工作。但一般地都是从市电经变压器降压而实现的，那么如何降压，如何把交流经某些元件变成直流，并保证其能稳定的输出是必须考虑的问题。

　　做为稳压电源它是由电源变压器、整流、滤波和稳压电路等四部分组成。电源变压器是将交流电网220v的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。而脉动的直流电压含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以消除，从而得到平滑的直流电压。

　　A .变压器

　　变压器的种类有许多，单输出的双输出的，体型有大有小，输出电压、功率等依型号而定。外电路所需电压值、流过电源的电流、外电路的功率都将影响到电源输出电压的稳定性，因此输出电压、本身功率等都是必须考虑的，在本电路中我们选择双12v输出电压的变压器。

　　B .整流电路

　　要使交流电压变成直流电压，整流电路就是必须的。常见的整流电路有单相半波整流、单相全波整流、单相桥式整流和倍压整流电路。由于桥式整流电路输出电压高，纹波电压较小，管子所承受的最大反向电压较低，同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载，电源 变压器得到了充分的利用，效率较高。因此我们在此采用最大电流2A的整流桥。

　　C .滤波电路

　　滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成。其工作机理是，点抗性元件在电路中有储能作用，并联的电容器C在电源供给的电压升高时，能把部分能量储有平波的作用。电感也有平波的作用，使负载电压比较平滑。电容滤波一般针对小功率电源，而电感滤波多用于大功率电源中。此电路中我们采用电容滤波方式。电容滤波时输出电压为U2=√2U1，其中U1为变压器输出电压，U2 为电容两端输出电压。

　　

　　由于该电路采用双电源形式，我们将采取上下并联两组电容的形式来作为滤波电路。并且电容由大到小依次排列。第二级电容采用钽电解电容有效地防止了低频干扰成分对电路的干扰, 第三极电容采用独石电容防止了高频成分的干扰,同时也提高了电源的稳定性。

　　电源部分采用三端集成稳压块LM7812和LM7912制作，电路结构简单，电路中芯片所需电压为±12V，实际测得电压为11.86V和11.74V。我们在具体测量的时候选用此电源模块。

　　运放的选择

　　为了减少运放对滤波电路的负载效应，同时便于调整，我们刚开 始考虑选用LF412。这是一种具有JFET作为输入级的低失调、高输入阻抗运放。其输入阻抗可达1210Ω。单位带宽增益积为8MHz，能满足我们的要求，但因为此芯片大多为军用芯片，价位太高，所以我们选用了LM324，因为LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。3dB带宽增益乘积:1.2MHz ，低功耗，已经可以满足我们的要求了。

　　电压跟随器

　　概括地讲，电压跟随器起缓冲、隔离、提高带载能力的作用。共集电路的输入高阻抗，输出低阻抗的特性，使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用，能够使得后一级的放大电路更好的工作。电压隔离器输出电压近似输入电压幅度，并对前级电路呈高阻状态，对后级电路呈低阻状态，因而对前后级电路起到“隔离”作用。电压跟随器常用作中间级，以“隔离”前后级之间的影响，此时称之为缓冲级。基本原理还是利用它的输入阻抗高和输出阻抗低之特点。电压跟随器的输入阻抗高、输出阻抗低特点，可以极端一点去理解，当输入阻抗很高时，就相当于对前级电路开路;当输出阻抗很低时，对后级电路就相当于一个恒压源，即输出电压不受后级电路阻抗影响。一个对前级电路相当于开路，输出电压又不受后级阻抗影响的电路当然具备隔离作用，即使前、后级电路之间互不影响。

　　利用电压跟随器的这些特点，我们在电路高低铜连接处增加了电压跟随器模块，是的电路性能大幅度优化，主要表现在通带内的平坦程度得以提升，带宽也有所增加。