原创 DDS中低通滤波器的设计（2）滤波器的选择（原创）

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滤波器的分类：

滤波器的种类很多，分类方法也不同。
1.从功能上分；低通、带通、高通、带阻。

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2.从实现方法上分:FIR、IIR

3.从处理信号分：经典滤波器、现代滤波器

4.从实现的方法分：模拟滤波器、数字滤波器

5.从是否有有源器件分：有源滤波器、无源滤波器 

于有源滤波器中大多数运算放大器的开环增益不够和频带的限制，有源滤波器主要应用于低频场合。而我准备设计的DDS时钟频率高达100MHz,输出最大频率为50MHz,因此采用无源低通滤波器。

如果DDS只应用于低频场合，如只输出10kHz以下的频率，为了设计的简单，可以考虑采用美信(Maxim)模拟滤波器芯片（有源滤波器）

http://www.maxim-ic.com.cn/products/filters/

MAX293 八阶、低通、椭圆函数、开关电容滤波器

6.从设计方法上来分：Chebyshev(切比雪夫）,Butterworth（巴特沃斯），Elliptic filter（椭圆函数滤波器）

通带截止频率fp
      其定义与放大电路的上限截止频率相同，见下图。通带与阻带之间称为过渡带，过渡带越窄，说明滤波器的选择性越好。

           LPF的幅频特性曲线

巴特沃斯滤波器的响应最为平坦，它的通带内没有波纹，在靠近零频处，有最平坦通带，趋向阻带时衰减单调增大，缺点是从通带到阻带的过渡带最宽，对于带外干扰信号的衰减作用最弱，过渡带不够陡峭。

一级巴特沃斯低通滤波器的

一级至五级巴特沃斯低通滤波器

契比雪夫滤波器在通带内衰减在零值和一个土限值之间做等起伏变化，阻带内衰减单调增大，带内有起伏，但过渡带比较陡峭。

四阶第一类切比雪夫低通滤波器的频率响应图

椭圆函数滤波器不仅通带内有起伏，阻带内也有起伏，而且过渡带陡峭。

四阶低通椭圆滤波器的频率响应

下图是巴特沃斯滤波器（左上）和同阶第一类切比雪夫滤波器（右上）、第二类切比雪夫滤波器（左下）、椭圆函数滤波器（右下）的频率响应图。

由上图可见，巴特沃斯滤波器的衰减速度比其他类型滤波器缓慢，但十分平坦，没有幅度变化。两类切比雪夫滤波器比巴特沃斯滤波器陡峭；椭圆滤波器比其他滤波器更陡，因此在选择滤波器的时候，椭圆滤波器能够以较低的阶数获得较窄的过渡带宽，但是它在通带和阻带上都有波动。

比较起来，椭圆函数滤波器性能更适合DDS滤波的要求

参考资料：

1）维基百科——巴特沃斯滤波器

http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E5%B7%B4%E7%89%B9%E6%B2%83%E6%96%AF%E6%BB%A4%E6%B3%A2%E5%99%A8&variant=zh-cn

2）维基百科——切比雪夫滤波器

http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E5%88%87%E6%AF%94%E9%9B%AA%E5%A4%AB%E6%BB%A4%E6%B3%A2%E5%99%A8&variant=zh-cn

3）维基百科——椭圆函数滤波器

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%A4%AD%E5%9C%86%E5%87%BD%E6%95%B0%E6%BB%A4%E6%B3%A2%E5%99%A8

4）美信Maxim模拟滤波器http://www.maxim-ic.com.cn/products/filters/

5）MAX293 DataSheet

6）有源滤波器   http://www.dzkf.cn/html/zonghejishu/2007/0905/2568.html

7）百度知道——什么是滤波器？其分类有那些？工作原理？

      http://zhidao.baidu.com/question/13887837.html  

8）DDS波形合成技术中低通椭圆滤波器的设计，哈尔滨理工大学学报，2004 年5期 ，刘抒珍，童子权，任丽军，刘小红