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原文出自微信公众号【小小的电子之路】
Sallen-Key滤波器是一种经典的有源滤波器拓扑结构,由运算放大器、电阻和电容等基本元件构成。该滤波器以其结构简洁、性能稳定等优势,在信号调理、音频处理和传感器接口等应用场景中得到广泛采用。
作为二阶有源滤波器的典型代表,Sallen-Key拓扑仅需单个运算放大器即可实现优于一阶RC滤波器的频率响应特性。然而,在实际工程应用中,该滤波器在高频段的性能表现需要特别关注。
在近期进行的电路特性仿真实验中,我们注意到Sallen-Key滤波器在输入阻抗测试中表现出一个值得关注的现象:高频段的输入阻抗呈现趋稳特性,且对应于电路中特定电阻元件(R1)的标称值。
这一现象来源于Sallen-Key滤波器的高频馈通效应,其物理本质可归结为以下两个关键因素:
1、容抗频率特性:随着频率升高,电容的阻抗下降,在高频段呈现近似短路特性
2、信号路径改变:高频条件下,电容的低阻抗特性导致信号传输路径发生本质改变,形成直通通道
具体而言,当工作频率足够高时,电容元件失去预期的阻抗特性,使得高频信号能够绕过设计的主滤波网络,直接通过特定电阻路径传输,导致Sallen-Key滤波器在高频段的输入阻抗为两个外围电阻与运算放大器输出阻抗共同作用的结果,其值趋近于R1。