一、明確應用場景與信號特性

 

1.確定信號類型與頻率范圍

 

模擬信號/數字信號：模擬濾波器（如RC、LC濾波器）適用于連續信號，數字濾波器（FIR/IIR）適用于離散信號（需配合ADC/DAC）。

 

頻率范圍：

 

低頻（如生物電信號，0.1Hz~10kHz）：優先選擇低噪聲運算放大器設計的有源濾波器。

 

高頻（如通信射頻信號，MHz~GHz級）：需采用無源LC濾波器或集成射頻濾波器（如SAW/BAW濾波器）。

 

信號帶寬：窄帶信號可選帶通濾波器，寬帶信號需考慮通帶平坦度和阻帶抑制。

 

2.分析干擾與噪聲特性

 

干擾來源：電源噪聲（50Hz/100Hz工頻）、射頻干擾（RFI）、器件自身噪聲（如運放的電壓噪聲）。

 

抑制需求：若需抑制特定頻率干擾（如50Hz工頻），可設計陷波濾波器（帶阻特性）；若需保留寬頻信號中的特定頻段，選擇帶通或低通/高通組合。

 

二、核心性能指標優先級

 

1.頻率響應特性

 

通帶波紋與阻帶衰減：

 

通帶波紋（如≤0.5dB）影響信號保真度，阻帶衰減（如≥40dB）決定抗干擾能力。

 

應用場景舉例：

 

音頻處理：需低通濾波器（20kHz截止），通帶波紋需＜1dB以保證音質。

 

通信系統：帶通濾波器需陡峭過渡帶（如≤1MHz過渡帶寬），避免鄰道干擾。

 

群延遲與相位線性：

 

對相位敏感的場景（如視頻信號、雷達脈沖）需優先選擇線性相位濾波器（如FIR數字濾波器）。

 

允許相位失真的場景（如語音通信）可采用IIR濾波器（設計簡單、階數低）。

 

2.動態范圍與失真

 

輸入信號幅度：若信號幅度較大（如工業傳感器輸出±10V），需選擇高輸入阻抗、寬動態范圍的運算放大器（如ADA4896）。

 

失真指標：精密測量場景（如醫療儀器）要求總諧波失真（THD）＜0.01%，需選用低失真器件（如LT1228運放）。

 

3.功耗與實時性

 

低功耗場景（如電池供電設備）：

 

優先選擇無源濾波器或低功耗運放（如LTC1050），避免數字濾波器的ADC/DAC功耗。

 

實時處理需求：

 

數字濾波器需考慮DSP/FPGA的處理延遲（如FIR濾波器階數越高，延遲越大），模擬濾波器則無此問題。