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使用供應(yīng)商提供的多反饋（MFB）低通有源濾波器工具到底有什么好處？讓我們深入探討來(lái)獲得答案。

在此在線(xiàn)設(shè)計(jì)工具精確度的探索中，市場(chǎng)上4種供應(yīng)商工具針對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單的二階低通濾波器給出的RC值，是以MFB拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)的。本文將使用這些值進(jìn)行仿真，以對(duì)所得濾波器形狀與理想目標(biāo)進(jìn)行比較，得出每個(gè)方案的擬合誤差。標(biāo)稱(chēng)擬合誤差是由RC的標(biāo)準(zhǔn)值約束和有限放大器的增益帶寬積（GBW或GBP）所引起。使用相同運(yùn)放模型得到的每個(gè)RC方案的輸出點(diǎn)和積分噪聲結(jié)果，由于電阻大小和噪聲增益峰值差異而略有不同。

MFB濾波器內(nèi)的噪聲增益形狀由期望的濾波器形狀和噪聲增益零點(diǎn)所產(chǎn)生。由于特定RC方案給出的噪聲增益零點(diǎn)不同，不同方案的峰值噪聲增益差異很大。設(shè)計(jì)示例將對(duì)這些差異進(jìn)行說(shuō)明，同時(shí)還會(huì)顯示對(duì)于不同工具得出的RC方案，其最小帶內(nèi)環(huán)路增益（LG）的差異。

標(biāo)稱(chēng)增益響應(yīng)與理想響應(yīng)的擬合誤差

有許多方法可以評(píng)估擬合誤差。所有這些工具在大部分頻率范圍內(nèi)得到的響應(yīng)形狀非常相近，其中大部分偏差發(fā)生在響應(yīng)的峰值附近。一種簡(jiǎn)單的擬合衡量標(biāo)準(zhǔn)是，將每個(gè)實(shí)現(xiàn)電路得出的f0和Q與其理想目標(biāo)進(jìn)行比較，得出它們的百分比誤差。然后求這兩個(gè)誤差的均方根值（RMS），得到一個(gè)組合誤差指標(biāo)。

無(wú)論設(shè)計(jì)選用何種運(yùn)放，ADI工具都允許下載仿真數(shù)據(jù)——這里是LTC6240。為繼續(xù)比較不同方案的噪聲和環(huán)路增益，將RC方案移植到TINA，同時(shí)使用LMP7711作為每個(gè)方案的噪聲仿真的公共運(yùn)放。由于ADI工具也用于一種稍微不同的濾波器形狀（1．04dB峰值vs其它工具中的1．0dB），因此，為了比較，首先將其響應(yīng)擬合結(jié)果隔離出來(lái)。

ADI目標(biāo)響應(yīng)形狀：

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使用圖1中的電路（以及顯示的RC編號(hào)），這兩種ADI解決方案將在ADI工具中使用LTC6240和在TINA中使用LMP7711進(jìn)行仿真（圖1是使用LMP7711的TINA設(shè)置）。實(shí)現(xiàn)有效擬合比較的關(guān)鍵要求是運(yùn)放的真正單極點(diǎn)開(kāi)環(huán)增益帶寬積。使用TINA模型測(cè)試LMP7711 Aol（開(kāi)環(huán)增益）響應(yīng)顯示出26MHz GBW的結(jié)果，而其報(bào)告值為17MHz GBW。在仿真之前，該模型被修改為17MHz（在宏中將C2從20pF增加到33．3pF），使獲得的結(jié)果可與ADI工具所得LTC6240仿真數(shù)據(jù)相比較。為便于Aol測(cè)試，LTC6240并未出現(xiàn)在TINA庫(kù)中，但我們假定其符合數(shù)據(jù)手冊(cè)中的GBW ＝ 18MHz。

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圖1：在TINA中給出ADI未調(diào)整GBW的RC值并使用LMP7711的有源濾波器仿真。

與目標(biāo)不匹配的第一級(jí)是標(biāo)準(zhǔn)電阻值選擇。有5個(gè)RC值可以選擇，但只有3個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)，通常先選出E24（5％步長(zhǎng)）電容值，然后對(duì)3個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)得到E96（1％步長(zhǎng)）精確電阻的最終結(jié)果。這些值可以放入理想（無(wú)限GBW）的公式中，以便先評(píng)估此步驟預(yù)期有多少誤差。先選擇標(biāo)準(zhǔn)電容值，3個(gè)電阻精確方案的標(biāo)準(zhǔn)值會(huì)高于和低于精確結(jié)果。雖然在當(dāng)前這些工具中不太可能實(shí)現(xiàn)，但未來(lái)可對(duì)高于或低于精確值的8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值排列進(jìn)行擬合接近度測(cè)試，然后從準(zhǔn)確值“轉(zhuǎn)到”錯(cuò)誤最少的標(biāo)準(zhǔn)值。更常見(jiàn)的情況是，3個(gè)精確值電阻分別選用與其最接近的標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)精確值最初與標(biāo)準(zhǔn)E96電阻值接近的程度，擬合誤差有一定的隨機(jī)性。

接下來(lái)可以將這些值應(yīng)用于有限GBW運(yùn)放模型，并在應(yīng)用RC容差之前進(jìn)行仿真，以得出最終標(biāo)稱(chēng)擬合誤差。表1總結(jié)了從使用LTC6240模型的ADI工具下載的數(shù)據(jù)以及從使用改進(jìn)的GBW LMP7711模型的TINA下載的數(shù)據(jù)。請(qǐng)注意，使用這些標(biāo)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)RC值，沒(méi)有哪個(gè)有限GBW運(yùn)放仿真能達(dá)到1％以?xún)?nèi)的期望的100kHzf－3dB頻率。

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表1 ：ADI目標(biāo)和方案的擬合誤差結(jié)果一覽。

理想的運(yùn)放值假定有無(wú)限的GBW，其誤差僅由所選標(biāo)準(zhǔn)電阻值引起。經(jīng)GBW調(diào)整的RC值不能應(yīng)用于理想公式，因?yàn)槠淠繕?biāo)似乎不對(duì)。使用實(shí)際運(yùn)放模型顯示標(biāo)稱(chēng)結(jié)果，沒(méi)有為GBW調(diào)整RC值，得到3．4％至4．2％的較大均方根誤差。這是因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)選擇了一款超低GBW器件。ADI GBW調(diào)整后的RC值大大改善了這種情況，使fo和Q的標(biāo)稱(chēng)均方根誤差僅為1．2％至1．8％。正如預(yù)期的那樣，它們比選用E96標(biāo)準(zhǔn)電阻值的0．41％誤差略有升高。圖2對(duì)這些仿真結(jié)果與理想值進(jìn)行了比較，在峰值附近做了放大。