滤波器基础06——滤波器设计软件

滤波器基础系列博客，传送门：

滤波器基础01——滤波器的种类与特性

滤波器基础02——滤波器的传递函数与性能参数

滤波器基础03——Sallen-Key滤波器、多反馈滤波器与Bainter陷波器

滤波器基础04——全通滤波器

滤波器基础05——巴特沃斯、切比雪夫与贝塞尔滤波器

滤波器基础06——滤波器设计软件

前言

模拟滤波器的设计要考虑的因素很多，包括截止频率的选取、Q值确定、衰减速度、元器件选值与误差等等，如果都靠手算的话将非常复杂，特别是对于高阶滤波器，几乎是不可能完成的任务，而借助于成熟的滤波器设计软件，我们就可以快捷的设计出符合要求的滤波器，然后再仿真验证一下，基本就能够保证设计的正确性。

一些滤波器设计软件已经非常成熟，但必须有一定的滤波器理论基础才能知道如何使用，像你必须知道什么是Bode图，什么是SK型滤波器等，弄懂这些基础概念后，再借助软件设计滤波器就能事半功倍，这也是我写滤波器基础系列博客的目的，弄懂基础概念，而不侧重如何设计。

下面介绍几款流行的滤波器设计软件。

一. ADI滤波器设计向导

滤波器设计向导 | Analog Devices

此工具仅针对有源模拟滤波器。全中文界面，在线工具，没有离线版本。

1.1 选择滤波器类型

ADI的工具只能设计低通、高通与带通滤波器，无法设计带阻与全通滤波器。

1.2 设置滤波器特性参数

可设置增益、截止频率、衰减速度等，可查看Bode图，确定需要的滤波器特性。

1.3 确定电路元件值

补偿GBW，GBW全称是Gain Bandwidth即增益带宽。补偿增益带宽意思是运放的带宽有限，原本设计的截止频率是100k，因为运放带宽不够，截止频率衰减为95k，这时如果设计截止频率为105k，这样衰减后的频率为100k，正好是我们需要的频率，这就是补偿的意义。

补偿的效果有限，也有一些负面作用，通常需要保证运放带宽足够（100倍的截止频率左右），而不依赖补偿GBW选项。

ADI的设计只会使用自家的运放，但运放的型号通常不关键，只需保证运放增益为滤波器截止频率的100倍左右即可。

1.4 确定元件容差

一般保持默认即可，电阻误差1%，电容误差5%。

1.5 获取设计与仿真电路

无需登录，点击获取设计即可下载设计文件和相应仿真文件。

获取的设计文件目录如下图所示。

二. TI滤波器设计工具

Filter Design Tool (ti.com)

与ADI工具一样，仅针对有源模拟滤波器，英文界面，同样是在线工具，没有离线版本。

2.1. 选择滤波器类型

TI工具滤波器类型齐全。

2.2 设置滤波器响应

设置滤波器通带与阻带特性，选择某种滤波器响应函数（如贝塞尔、巴特沃斯、切比雪夫等），查看相关特性曲线，确定滤波器性能符合要求。

2.3 滤波器电路拓扑选择

低通、高通、带通对应SK拓扑，多反馈拓扑。

带阻滤波器对应Bainter陷波器拓扑。

全通滤波器对应单极点拓扑与SK拓扑。

点击右下角CREATE DESIGN获取设计，需要登录TI账号。

2.4 导出设计

2.5 导出PDF报告

仿真电路导出需要安装TINA-TI，可能以后会转成Pspice for TI工具，TI现在主推是这个。

导出的报告如下图所示。

三. FilterLab

FilterLab V2.0是微芯推出的有源模拟滤波器设计工具，免费的，安装版，可离线使用。

这款工具是2003年推出的，已经很老了，但在Win10 和 Win11上依然可以正常使用。

3.1 下载

官网下载地址：FILTERLAB FILTER DESIGN SOFTWARE | Microchip Technology

3.2 安装

一路Next即可。

3.3 使用

支持低通、高通。带通三种类型，响应类型支持巴特沃斯、贝塞尔与切比雪肤。

主界面如下图所示。可查看Bode图，电路图与Spice模型。

这款工具功能肯定不如ADI和TI的工具强大，但也满足基本使用了，最重要的是它可以离线使用，不用担心什么时候工具就用不了了。

四. Filter Solutions

前面都是有源模拟滤波器设计工具，此工具是可设计无源滤波器。

4.1 简介

Filter Solutions 2019是一款功能强大的滤波器设计与分析软件，由Nuhertz公司精心推出打造而成。软件主要能够提供具有寄生效应的无源（集总和分布式），有源和开关电容电器合成和修改分析，以及具有C代码生成和有限精度分析的数字滤波器IIR和FIR设计，这样可以大大的提高滤波器设计精度。因此被广泛应用于通信系统、军事电子、医疗、仪器仪表、石油勘探和天线设计等领域。除此之外，软件还具备快速，方便，高功率等特色，为用户提供了丰富的高级功能和简化的界面。借助于软件，大家能够轻松进行滤波器的分析、设计和模拟。同时具有寄生效应，以及数字滤波器IIR和FIR设计与C代码生成和有限精度分析，能够为企业提供复杂的滤波器设计电气工程解决方案。全新版本的Filter Solutions 2019是由多个子模块组成，包括无源滤波器、分布式滤波器、有源滤波器、数字滤波器、开关电容器和 Zmatch（用于创建阻抗匹配电路）等等。

4.2 下载

Filter Solutions 2019破解版(滤波器设计软件)下载 v16.0.0 - 多多软件站 (ddooo.com)

4.3 安装

双击FS16_0_0.exe开始安装。

然后一路Next即可。

4.4 和谐

替换完成即和谐成功。

打开软件，Help -> About，显示如下即全功能和谐成功。

4.5 使用

刚学，正摸索中。

软件界面实在是太糟糕了，看着像是90年代的界面，非常难看，希望后续版本界面能优化下，跟上时代。

五. 其它

是否还有其它优秀的模拟滤波器设计工具？欢迎评论告知。

数字滤波器设计可以使用Matlab的滤波器设计工具箱。以后研究数字滤波器时可能会针对此工具写篇博客。

徐晓康的博客持续分享高质量硬件、FPGA与嵌入式知识，软件，工具等内容，欢迎大家关注。