TI 工程师原创 - 基于UAF42的50Hz陷波器设计与仿真
基于uaf42的50hz陷波器设计与仿真【1】
uaf42是一个集成化的二阶滤波器，可以用来设计复杂的滤波器。众所周知，在滤波器设计时，运放的精度和温度稳定性是关键。uaf42里面集成了两片0.5%精度的1000pf的电容。
在工业应用中，多种场合需要用到50hz陷波器。本节将介绍使用uaf42设计一个高性能的50hz陷波器。使用uaf42来设计50hz陷波器，只需要外加6个电阻即可组成一个50hz陷波器。如下图所示
uaf42的辅助运放将高通和低通滤波器的输出相加，即得到陷波器。陷波器的陷波频率由下面的公式所决定，其中alp为低通滤波器的增益，ahp是高通滤波器的增益。
一般而言，alp/ahp • rz2/rz1=1。因此陷波器的中心频率即为：
其中fo由下式确定：
其中。参考uaf42的数据手册，c=1000pf，则rf=3.1831mω。
因此陷波器的中心频率可以由电阻rf来确定。或都增加电容来确定。电容一般选求npo电容，或云母电容，或其它低漏电高温度稳定性的瓷片电容。
关于电路的-3db带宽则由下式来确定
关于-3db带宽的定义：bw-db=fh-fl。上式中的q由辅助运放的增益所决定。进而由rq的值来设定，如下式：
陷波器的通频带主要受滤波器q参数的影响。q参数由辅助放大电路的输入电阻和增益电阻所决定，如下式：
这里需要注意一点，基于uaf42的陷波器电路的陷波中心频fo和滤波器q参数可以分别设置。
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基于uaf42的50hz陷波器设计与仿真【2】
上一小节，我们设计出一个基于uaf42的50hz陷波器。在本 小节，我们将使用免费的仿真软件tina对这个电路进行仿真分析。具体原理图如下所示。
其中3.1831m欧的电阻用两个e96标准的电阻串联组成。一个是3.16m欧，另一个为23.09k欧。选用e96标准电阻的主要原因是可以达到1%的精度要求，阻值容易搭配，成本较低。uaf42的电源选用+/-15v供电。
下面对设计的电路进行仿真，下图是设计的陷波器电路的仿真结果。可以看出在50hz处有约-74db的衰减。使用软件测量工具计算得其-3db带宽为8hz。
上图仅为仿真结果，受到器件精度及实际电路分布参数的影响。此陷波器的性能可能会略有下降。感兴趣的工程师可以制作pcb，实测一下。
注：附件中tina仿真文件。
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其中fo由下式确定：
其中。参考uaf42的数据手册，c=1000pf，则rf=3.1831mω。
因此陷波器的中心频率可以由电阻rf来确定。或都增加电容来确定。电容一般选求npo电容，或云母电容，或其它低漏电高温度稳定性的瓷片电容。
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关于-3db带宽的定义：bw-db=fh-fl。上式中的q由辅助运放的增益所决定。进而由rq的值来设定，如下式：
陷波器的通频带主要受滤波器q参数的影响。q参数由辅助放大电路的输入电阻和增益电阻所决定，如下式：
这里需要注意一点，基于uaf42的陷波器电路的陷波中心频fo和滤波器q参数可以分别设置。
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其中3.1831m欧的电阻用两个e96标准的电阻串联组成。一个是3.16m欧，另一个为23.09k欧。选用e96标准电阻的主要原因是可以达到1%的精度要求，阻值容易搭配，成本较低。uaf42的电源选用+/-15v供电。
下面对设计的电路进行仿真，下图是设计的陷波器电路的仿真结果。可以看出在50hz处有约-74db的衰减。使用软件测量工具计算得其-3db带宽为8hz。
上图仅为仿真结果，受到器件精度及实际电路分布参数的影响。此陷波器的性能可能会略有下降。感兴趣的工程师可以制作pcb，实测一下。
注：附件中tina仿真文件。
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