濾波器功率與靈敏度的關(guān)系

在濾波器魔法師之12(使用“Million Monkeys”提供的方法設(shè)計(jì)濾波器)中，我給自己安排了一項(xiàng)額外的工作，即在我匆匆完成那篇行文迅速、引人入勝的文章時(shí)，我曾允諾對(duì)各種濾波器設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)理論問(wèn)題進(jìn)行深入探討。本文就是這些“深潛”系列(不好意思，我們公司的行話)的開(kāi)篇之作：我為何把源電阻和負(fù)載電阻設(shè)置為相同的值?

　　本文使用的濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為雙端接LC梯式濾波器。由電感器和電容器構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)“端口”，供信號(hào)進(jìn)入和離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)。在我們的濾波器中，輸入端口從具有特定電阻值的信源處獲得信號(hào)(一般無(wú)法變更)，輸出端口則連接到由另一個(gè)電阻構(gòu)成的“負(fù)載”(通常可以加以控制)。

　　圖1顯示的是示例濾波器。它與前文所述的網(wǎng)絡(luò)一致，輸出端采用與信源電阻值一樣的電阻端接。圖2顯示的是非常良好且平坦的通帶響應(yīng)。圖3顯示的是去掉端接電阻后的較差響應(yīng)。

　　圖1: 雙端接低通濾波器示例

　　圖2：圖1器件在具有負(fù)載電阻值情況下的電壓增益

　　圖3：圖1器件在無(wú)負(fù)載電阻值情況下的電壓增益

　　我們可以看到，對(duì)于本文所用的特定元器件值，低漣波平坦響應(yīng)只有在我們加入負(fù)載電阻的情況下才會(huì)出現(xiàn)。但這并非是具有兩個(gè)電阻的結(jié)果。圖4是在無(wú)負(fù)載電阻情況下產(chǎn)生同等振幅響應(yīng)(圖5)的網(wǎng)絡(luò)值集合。其電壓增益為0dB，而非6dB。你是否真的愿意在大多數(shù)實(shí)際情況中使用該濾波器?答案不言而喻，因?yàn)轫憫?yīng)相同，而增益更大，且可以節(jié)省一個(gè)元件，誰(shuí)不喜歡呢?

　　圖4：無(wú)負(fù)載電阻情況下的各元器件值組合

　　圖5：沒(méi)有負(fù)載電阻，響應(yīng)依舊非常出色且平坦