超低杂散多级反馈带通滤波器设计
电子技术应用
于吉刚，符超
中国电子科技集团公司第五十八研究所
摘要： 针对于高精度数据采集系统的测试和测量中，高质量的带通滤波器是非常关键的部分，然而，使用无源元器件实现低频高质量的滤波器需要大电感，尺寸和成本都令人望而却步。采用高性能全差分音频放大器OPA1632D设计了六阶有源1 kHz带通滤波器。该带通滤波器采用多级反馈设计，原理结构简单，设计成本低廉，使用TINA-TI仿真测试效果较好，实际应用于高性能模拟数字转换器AD7961前端滤波测试，SNR与SFDR动态指标接近手册理论值。仿真和实践证明该滤波器的设计满足高精度的数据采集前端滤波的使用需求。
中图分类号：TN713 文献标志码：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245103
中文引用格式： 于吉刚，符超. 超低杂散多级反馈带通滤波器设计[J]. 电子技术应用，2024，50(10)：105-109.
英文引用格式： Yu Jigang，Fu Chao. Design of ultra-low spurs multi-stage feedback bandpass filter[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(10)：105-109.
中文引用格式： 于吉刚，符超. 超低杂散多级反馈带通滤波器设计[J]. 电子技术应用，2024，50(10)：105-109.
英文引用格式： Yu Jigang，Fu Chao. Design of ultra-low spurs multi-stage feedback bandpass filter[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(10)：105-109.
Design of ultra-low spurs multi-stage feedback bandpass filter
Yu Jigang，Fu Chao
No.58 Research Institute， China Electronics Technology Group Corporation
Abstract： In the testing and measurement of high-precision data acquisition systems, high-quality bandpass filters are crucial. However, using passive components to achieve low-frequency and high-quality filters requires large inductors, and the size and cost are daunting. This design uses the high-performance fully differential audio amplifier OPA1632D to design a sixth order active 1kHz bandpass filter. The bandpass filter adopts a multi-level feedback design, with a simple principle structure and low design cost. The simulation test results using TINA-TI are good, and it is actually used for front-end filtering testing of high-performance analog-to-digital converter AD7961. The SNR and SFDR dynamic indicators are close to the theoretical values in the manual. Simulation and practice have shown that the design of this filter meets the needs of high-precision data acquisition front-end filtering.
Key words : bandpass filter；audio amplifier；OPA1632；multi-level feedback；AD7961；SNR
引言
带通滤波器作为一种关键电子器件，能够在特定频率范围内使电信号畅通无阻或仅经历微小衰减，同时有效抑制其他频率成分的通过。其应用之广泛，几乎渗透到电信领域的各个角落。在低频段，带通滤波器常用于音频信号（0~20 kHz）的调制解调及语音处理，为声音传输提供了清晰而稳定的通道[1]；而在高频段，它则扮演着射频传输和接收信道选择的重要角色，确保信号的精确传递。此外，带通多反馈滤波器亦在数据转换器前端发挥着不可或缺的作用，为数据转换提供高质量的信号预处理。至于噪声滤波器，更是广泛应用于各类信号链应用，有效净化信号，提升信号质量。这些多样化的应用充分展现了带通滤波器在电信领域中的不可替代性[2]。
测量高信噪比的模数转换器动态指标时，通常需要特定频率的高纯净信号进行分析才能计算出实际的动态指标，实际使用的函数信号发生器在特定频率下也包含这其他频率的非常小的噪声信号，使用高精度的低杂散的带通滤波器可以实现滤除特定频率下的大部分噪声频率信号，本课题设计的1 kHz的带通滤波器可以实现滤除-110 dB以下的噪声信号，可以有效地滤除高精度模数转换器的前端1 kHz频率之外的杂散信号，保障模数转换器的动态指标。
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作者信息：
于吉刚，符超
（中国电子科技集团公司第五十八研究所，江苏 无锡214035）
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