TI FAE经理－无电容高通滤波器设计详解

无电容高通滤波器设计详解
无电容高通滤波器设计详解
作者：Mark Fortunato
模拟现场应用经理
德州仪器公司

通滤波器是常常必需的，但是，电容器可能对其性能有负面影响，因此要学会如何避免
这些负面影响。
许多模拟信号链电路需要进行交流耦合，以便消除不需要的直流电压或偏置电压。交流
耦合的最简单办法就是采用一个与信号路径串联的电容，从而形成一个单极点高通滤波
器(HPF)。在本文中，我们将探讨一种通用的方法，这种方法无需在信号路径中放置电容
就可实现高通滤波器功能。而且，我们还将进一步扩展该方法，以便创建二阶或更高阶
的高通滤波器。

在许多应用中，实现交流耦合只需要一个串联电容。但在另一些应用中，这种简单的方
法可能引起音频电路中的问题，例如HPF的极点常常需要位于10Hz以内的范围。从降低噪
声考虑，电容要具有低的阻抗，因此，我们需要采用大电容。但是，这样的电容通常容
易影响音频信号。

其它应用，如在自动外部除颤器(AED)的热传感器电路中，在模拟/数字转换器(ADC)之前
，必须消除输入的直流电压以及电路引起的偏置电压。

许多精密的应用在信号链路中采用了仪表放大器(INA)。在这些电路中采用输入电容通常
是不切实际的。由于在两个输入间存在着良好的平衡，INA具有极高的共模抑制。图1所
示为把INA217配置为具有40dB增益而实现的典型INA电路。因其特性的缘故，这种电路具
有非常低的噪声和失真。然而，偏置电压特性却不够好。

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图1：仪表放大器。

为了消除输入端的直流偏置电压，要在每一个输入端串入一只电容。然而，INA本身的输
入偏置电压也被增益放大了。在这种电路中，输出偏置电压可能会高达30mV。想要很好
的消除这个偏置电压，我们就需要在输出端再串入一只电容。

采用“伺服反馈”来消除直流偏置电压

在INA电路中，伺服反馈是提供交流耦合的一种常见技术。通过使用