二阶压控型低通滤波器设计
二阶压控电压源低通滤波器
二阶压控电压源低通滤波器本文主要介绍了二阶压控电压源低通滤波器, 低通滤波器是一种典型的选频电路，在给定的频段内，理论上它能让信号无衰减地通过电路，这一段称为通带外的其他信号将受到很大的衰减，具有很大衰减的频段称为阻带，通带与阻带的交界频率称为截止频率，对滤波器的基本要求是：（1）通带内信号的衰减要小，阻带内信号的衰减要大，由通带过渡到阻带的衰减特性陡直上升；（2）通带内的特性阻抗要恒为常数，以便于阻抗匹配。
本滤波器主要用于限制信号于一定频率内通过.主要芯片为UA741运放器.在制作过程中运用到了protel,EWB等软件,用来制作电路板和设计的仿真计算等.引言滤波器技术是现代技术中不可缺少的部分。
滤波器已大量渗入现代技术中。
很难想象一个稍微复杂的电子设备不使用这样或那样的滤波器。
在现代通信和信号处理方面，电话，电报，电视，无线电等只不过是以滤波器作为它们的重要部件的一些例子而已低通滤波器：在低频率规定的范围内才能通过信号，利用这一性质可以滤出干扰频率的信号，留下我们所需的频率高的信号。
它的用途很广泛，比较接近我们生活的有带通滤波器用于有线电视网的终端用户或单向用户处，其功能是用来屏蔽反向带宽，以避免单向用户的信号反馈，从而有效避免了网络中由于单向用户的信号反馈对整个双向网络的噪声影响，有效保证了双向网络的正常工作1 Protel设计技术Protel是Altium公司推出的电路CAD（计算机辅助设计）软件。
Protel DXP是该公司推出的最新一代板级桌面设计系统。
它是第一套基于Windows环境的设计软件，全部设计工具集成于同一环境下，全面支持网上大规模协同设计，使我们设计在更复杂的、多层次的、高频率、高速度、高密度的电路时更加快捷容易。
凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。
在近代电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛；在所有的电子部件中，使用最多，技术最为复杂的要算滤波器了。
滤波器的优劣直接决定产品的优劣，所以，对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。
压控电源型二阶低通滤波电路设计和仿真
Q=
R4=0Ω时，Auf=1，Q=0.5
R4=6200时，Auf=2，Q=1
R4=11780时，Auf=2.9，Q=30
通过计算可知，R4越大，Auf越大，Q越大，幅频特性曲线越尖锐。
4.理论计算
通带截止频率f0= ≈99.5kHZ，fc对应3dB截止频率， = ，解得fc≈1.272f0=126.5kHZ。
5.仿真图
6.示波器分析
f0=200kHz
B通道即运放输出的幅值约为740mV，可见对幅值的衰减幅度比较大
f0=150kHz
B通道输出即运放输出的幅值约为1.35V，对于信号的放大倍数小于通频带放大倍数2
压控电源型二阶低通滤波电路设计与仿真
1.压控电源型二阶低通滤波器结构：
ห้องสมุดไป่ตู้2.设计要求：
截止频率100kHZ
品质因素Q=1
3.设计细则
选择运放：3554AM，带宽19MHZ，最大输出电流100mA，满足截止频率等要求
为设计方便，使R1=R2，C1=C2，C1 C2选为1nF， =1.59KΩ≈1.6KΩ，R1 R2取1.6KΩ，Q= =1，Auf=2，因此R4=R3，为使运放两输入端对地电阻相等，R3//R4=2R1，R3=R4=6.4KΩ，取R3=R4=6.2KΩ。
f0=100kHz
B通道即运放输出幅值约为2.73V，放大倍数近似为2
f0=2kHz
B通道即运放输出幅值约为2.828，输入信号与输出信号同频同相，放大倍数为2
7.伯德图如下图所示：
f0=2.247HZ，db=6.02，Auf=2
db=3.109，f0=125.574kHZ，和实际计算的结果十分相近。
二阶低通滤波器设计报告
二阶低通滤波器设计报告设计目标：设计一个二阶低通滤波器，实现对输入信号的高频成分进行抑制，从而实现信号的平滑处理。
设计原理：二阶低通滤波器是基于巴特沃斯（Butterworth）滤波器的设计方法。
巴特沃斯滤波器是一种特殊的滤波器，其特点是在通带范围内具有最平坦的幅频特性，且在阻带范围内具有最快的衰减。
设计步骤：1. 确定滤波器的通带截止频率和阻带截止频率。
通带截止频率是指在该频率之前的信号成分会通过滤波器，而在截止频率之后的信号成分会被滤波器抑制。
阻带截止频率是指在该频率之后的信号成分会被滤波器抑制。
2. 根据巴特沃斯滤波器的设计表格，可以得到二阶低通滤波器的主要参数：截止频率、通带增益和阻带衰减。
3. 根据所给的截止频率和阻带衰减要求，在设计表格中找到相应的参数值，并得到对应的通带增益。
4. 根据得到的参数值，可以计算出二阶低通滤波器中各个阶段的传递函数和巴特沃斯滤波器的极点位置。
5. 根据所得到的传递函数和极点位置，可以确定滤波器的系统函数。
6. 可以使用系统函数进行滤波器的频率响应仿真和频率响应曲线的绘制。
7. 根据设计需求，可以进行滤波器的进一步优化，如增加滤波器阶数或采用其他滤波器设计方法。
设计结果：根据给定的截止频率和阻带衰减要求，得到了二阶低通滤波器的参数值。
通过系统函数的频率响应仿真和绘制，可以验证滤波器的设计效果。
结论：二阶低通滤波器是一种常用的滤波器设计方法，可以实现对信号的高频成分进行抑制，从而实现信号的平滑处理。
通过合理选择滤波器的参数值，可以得到满足设计要求的滤波器。
在实际应用中，可以根据具体需求对滤波器进行进一步优化，以获得更好的滤波效果。
二阶压控低通滤波器设计
二阶压控低通滤波器设计二阶压控低通滤波器是一种常用的信号处理电路，可以滤除高频信号，并且具有可调节截止频率的特性。
压控低通滤波器通常由一个滤波器和一个压控电阻组成，其中滤波器用于滤除高频信号，而压控电阻则用于控制滤波器的截止频率。
设计一个二阶压控低通滤波器的关键是确定滤波器的传递函数和压控电阻的特性。
一种常见的设计方法是使用巴特沃斯滤波器作为基础滤波器，然后通过改变压控电阻的阻值来调节截止频率。
首先，我们需要确定滤波器的传递函数。
二阶低通滤波器的传递函数一般为：H(s)=K/(s^2+s/Q+1)其中，s是拉普拉斯变量，Q是品质因数，K是传递函数增益。
根据巴特沃斯滤波器的特性，我们希望在截止频率处的增益为-3dB，即：H(jωc)，=1/√2根据传递函数的定义，可以得到：H(jωc)，=，K/(jωc)^2+jωc/Q+1，=1/√2将ωc代入，可以求得：K/(jωc)^2+jωc/Q+1，=1/√2对上式进行运算，可以得到：K/(-ωc^2+jωc/Q+1)，=1/√2由于左边的表达式是复数，我们可以将其绝对值平方，得到：K/(-ωc^2+jωc/Q+1)，^2=1/2进一步展开运算，可以得到：K^2/(ωc^4+1/Q^2ωc^2+1)^2=1/2移项并简化，可以得到：K^2=(ωc^4+1/Q^2ωc^2+1)^2/2因此，我们可以根据所需的截止频率和品质因数来确定传递函数的增益K。
接下来，我们需要设计压控电阻的特性。
压控电阻通常由压敏电阻和控制电压组成，其阻值随着控制电压的变化而变化。
在设计中，我们可以选择一个合适的压敏电阻，然后通过在电路中加入一个可调节电压源来控制压控电阻的阻值。
具体来说，我们可以选择一个二极管作为压敏电阻，并且将其正极连接到滤波器的输入端，负极连接到滤波器的接地点。
然后，我们可以通过改变二极管的控制电压来改变其阻值。
通过改变控制电压，我们可以改变压控电阻Rc的阻值，从而改变滤波器的截止频率。
最新模电大作业-二阶压控型低通滤波器的设计
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y模电课程大作业（1）设计题目：二阶压控型低通滤波器的设计院系：电气工程及自动化班级：设计者：学号：设计时间：一、设计要求一个二阶压控型低通滤波器，要求通带增益为2，截止频率为2kHz，可以选择0.01μF的电容器，阻值尽量接近实际计算值。
电路设计完后，画出频率响应曲线，并采用Multisim软件进行仿真分析。
二、实验原理二阶压控型有源低通滤波器如下图所示。
图1. 二阶压控型低通滤波器原理图将电容器错误！未找到引用源。
的接地端改接到运放的输出端，引入了正反馈。
由于在通带内电容器可视为“开路”，因此错误！未找到引用源。
的改接不影响滤波器的通带电压放大倍数，即错误！未找到引用源。
为简化计算，令R2=R3=R，C1=C2=C，根据“虚短”和“虚断”特性以及叠加定理可解得传递函数：令s=错误！未找到引用源。
，得滤波器的频率响应表达式：式中错误！未找到引用源。
令错误！未找到引用源。
=错误！未找到引用源。
解得该滤波器的上限截止频率为错误！未找到引用源。
≈1.27错误！未找到引用源。
定义有源低通滤波器的等效品质因数Q为f=错误！未找到引用源。
时电压放大倍数的模与通带电压放大倍数之比，即Q=错误！未找到引用源。
在实际应用中，Q的调节范围为0.5错误！未找到引用源。
，一般选取Q=1附近的值。
三、实验设计本次实验采用上述二阶压控型低通滤波器电路图。
令错误！未找到引用源。
≈1.27错误！未找到引用源。
=1.27错误！未找到引用源。
根据实验提供的电阻参数要求可取错误！未找到引用源。
，C=0.01错误！未找到引用源。
，R≈10错误！未找到引用源。
四、仿真分析及仿真结果Multisim仿真实验电路图：图2.实验设计电路图XFG1为该二阶压控型低通滤波器提供电源。
XBP1的IN端为二阶压控型低通滤波器提供一扫描信号。
仿真结果PSpice仿真实验电路图：仿真结果：五、实际操作结果1、实物连接图。
二阶压控低通滤波器设计
哈尔滨工业大学“二阶压控低通滤波器”设计姓名：班级：学号：2015.06.13一、摘要低通滤波器是一种典型的选频电路。
本文详细介绍二阶压控电压源低通滤波器的设计方法,给出了其通用电路图。
在给定的频段内，理论上它能让信号无衰减地通过电路，这一段称为通带，通带外的其他信号将受到很大的衰减，具有很大衰减的频段称为阻带，通带与阻带的交界频率称为截止频率。
本设计用Multisim10对其进行仿真观察，得出实验结论.二、关键词滤波器、二阶低通、压控型三、引言随着电子信息的发展，滤波器作为信号处理所不可或缺的部分，也得到了迅速的发展，且应用极为广泛，在卫星云图、电视信号以及雷达接收机当中滤波器是不可缺少的一部分。
本次通过对滤波器基本理论的学习，简单阐述二阶压控低通滤波器的工作原理，并根据题中所给的已知量进行参数设计。
四、正文4.1.设计要求设计一个二阶压控型低通滤波器，要求通带增益为2，截止频率为2kHz ，可以选择0.01μF 的电容器，阻值尽量接近实际计算值。
电路设计完后，画出频率响应曲线，并采用Multisim 软件进行仿真分析。
4.2.方案提出在普通有源二阶滤波器中，其幅频特性曲线在下降时，实际变化与理想状态下的变化相差很大，这就造成了滤波器性能的下降。
因此考虑引入合适的反馈，增大幅频特性在0f f 处的衰减速率，同时使幅频特性又不过于抬升。
如图1所示，当Q 值不同时，幅频特性曲线也不同。
图1 二阶压控LPF的幅频特性4.3.分析过程图2 二阶压控LPF二阶压控有源滤波器如图2所示。
将图中电容1C接到运放输出端，引入正反馈。
由于在通带内电容可视为开路，因此1C的改接不影响滤波器的放大倍数，即211up R A R =+。
取12C C =，根据“虚短”、“虚断”特性和叠加定理，有： ()()o up U s A U s +=1()()1N U s U s sCR+=+()()()()[()()]0i N N N o U s U s U s U s U s U s sC R R+-----=联立解得：2()1()()1(3)()o u up i up U s A s A U s A sCR sCR ==+-+ 由上式，滤波器的频率响应可以写为:2001()(3)upup A f f j A f f A •=-+-式中012f RCπ=当0f f =时，可以简化为(3)up up A j A A •=-根据条件有001.27H f f =≈=2KHz ，解得RC241.010610s -⨯，其中C20.01μF ，故取R210H 。
二阶压控型低通滤波器的设计
二阶压控型低通滤波器的设计一、二阶压控型低通滤波器的基本原理二阶低通滤波器通过减弱输入信号中高频部分的幅值，使得只有低频信号通过，可以实现信号的滤波功能。
压控型低通滤波器是通过改变其截止频率来实现对滤波频带的调节。
其基本原理是通过控制压控电阻或电容的阻值或容值来改变滤波器的截止频率。
压控型低通滤波器一般包括一个滤波电路和一个控制电路。
滤波电路实现信号的滤波功能，控制电路实现对滤波频带的调节。
二、二阶压控型低通滤波器的电路结构二阶压控型低通滤波器的电路结构一般包括一个滤波器电路和一个控制电路。
滤波器电路可以采用多种形式的RC电路，如T型电路、π型电路等。
其中，T型电路是一种常用的二阶低通滤波器电路，其具有较好的性能。
控制电路可以通过压控电阻或压控电容对滤波电路中的元件进行控制，从而实现对滤波频带的调节。
三、二阶压控型低通滤波器的参数选择在设计二阶压控型低通滤波器时，需要考虑的参数有滤波器的截止频率、增益和带宽。
其中，截止频率决定了滤波器的频率响应特性，增益决定了输出信号的幅值，带宽决定了滤波器的频带范围。
选择合适的截止频率是设计二阶压控型低通滤波器的关键。
一般情况下，截止频率的选择要根据滤波器应用的具体需求来确定。
如果需要滤除较高频率的噪声信号，截止频率应选择为噪声信号频率以上的其中一值。
如果需要保留较低频率的信号，截止频率应选择为需要保留的信号频率以下的其中一值。
增益和带宽的选择也需要根据具体应用需求来确定。
增益一般情况下选择为1，即不改变输入信号的幅值。
带宽则根据应用要求选择，要保证滤波器能够滤除高频噪声信号，同时保留所需的信号频率。
最后，要注意选择合适的元件参数来实现设计要求。
电阻和电容的选择需要考虑其阻值或容值与滤波器的截止频率的关系，以及其功率容量和可靠性等因素。
另外，在控制电路中，压控电阻或压控电容的选择需要考虑其控制范围和控制灵敏度等因素。
总结起来，二阶压控型低通滤波器的设计需要从基本原理、电路结构和参数选择三个方面进行考虑。
二阶低通滤波器的设计说明
摘要滤波器是一种使用信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置，在信息处理、数据传送和抑制干扰等自动控制、通信及其它电子系统中应用广泛。
滤波一般可分为有源滤波和无源滤波，有源滤波可以使幅频特性比较陡峭，而无源滤波设计简单易行，但幅频特性不如有源滤波器，而且体积较大。
二阶低通滤波器可用压控和无限增益多路反馈。
采用集成运放构成的RC有源滤波器具有输入阻抗高，输出阻抗低，可提供一定增益，截止频率可调等特点。
压控电压源型二阶低通滤波电路是有源滤波电路的重要一种，适合作为多级放大器的级联。
本文根据实际要求设计一种压控电压源型二阶有源低通滤波电路，采用EDA仿真软件Multisim1O对压控电压源型二阶有源低通滤波电路进行仿真分析、调试，从而实现电路的优化设计。
关键字：二阶低通滤波器，multisim仿真分析，电路设计目录第一章课程设计任务及要求 (2)1.1设计任务 (2)1.2设计要求 (2)第二章系统设计方案选择 (3)2.1 总方案设计 (3)2.2子框图的作用 (3)2.3 方案选择 (4)第三章系统组成及工作原理 (4)3.1有源二阶压控滤波器 (5)3.2无限增益多路反馈有源滤波器 (6)第四章单元电路设计、参数计算、器件选择 (7)4.1二阶压控低通滤波器设计及参数计算 (7)4.2无限增益多路反馈有源滤波器的设计及参数计算 (8)第五章电路组装及调试 (9)5.1压控电压源二阶低通滤波电路 (9)5.2无限增益多路负反馈二阶低通滤波器 (10)第六章总结与体会................................... 错误!未定义书签。
参考文献 (12)附录一芯片介绍： (13)附录二元件清单 (14)附录三实物图 (15)第一章课程设计任务及要求1.1设计任务1、学习RC有源滤波器的设计方法；2、由滤波器设计指标计算电路元件参数；3、设计二阶RC有源滤波器(低通)；4、掌握有源滤波器的测试方法；5、测量有源滤波器的幅频特性。
运算放大器二阶低通滤波器的设计
运算放大器二阶低通滤波器的设计1、二阶低通滤波器二阶低通滤波器有三种结构：普通型、压控电压源型（即塞伦-凯型）和多路反馈型。
这里只讨论压控电压源型。
图5-62为压控电压源型二阶低通滤波器，其增益可通过独立设定。
图5-63为单位增益压控电压源型二阶低通滤波器。
图5-62 压控电压源型二阶低通滤波器图5-63 单位增益压控电压源型二阶低通滤波器图5-62 电路的传递函数是对于图5-63中单位增益（A0=1）电路，其传递函数可简化为把该传递函数与式（5-31）作系数比较，可以得到在指定C1和C2之后，R1和R2的阻值计算为为了使上式中根式部分得到实数，C2必须满足条件：【例5-15】二阶单位增益切比雪夫低通滤波器。
任务是设计一个二阶单位增益切比雪夫低通滤波器，其截止频率fc=3kHz，通带纹波为3dB。
从表5-6（3dB纹波切比雪夫系数）可以得到二阶滤波器的a1和b1：a1=1.0650和b1=1.9305。
在指定C1为22nF后，可以得到C2的值为把a1和b1代入R1，2的电阻方程，可以得到这个设计的最终电路如图5-64所示。
压控电压源型二阶低通滤波器的一个特殊情况是，使用相等的电阻值和相等的电容值：R1=R2=R，C1=C2=C。
因此，一般的传递函数变为将上式与式（5-31）比较系数之后，可以得到在给定C之后，可以对R和A0求解，结果为因此，A0仅与电路品质因数Q有关，反之亦然。
Q以及滤波器类型是由增益A0的设定值确定的。
图5-65中的电路可以通过使用不同的电阻比值R4/R3来改变滤波器的类型。
由此可见，滤波器三个类型的区分，不是由于电路的基本结构不同，而是由于同一结构中两个电阻比值的不同。
图5-64 具有3dB纹波的二阶单位增益切比雪夫低通滤波器图5-65 可通过调节电阻比值来改变滤波器类型的二阶低通滤波器表5-1列出每一种类型的二阶滤波器的系数，并给出调节Q值时所用的电阻比率。
表5-1 二阶滤波器的系数然后计算出其中每一个部分滤波器，方法是先指定电容值，再计算所需的电阻值。
二阶压控型低通滤波器设计
二阶压控型低通滤波器设计1. 设计要求设计一个二阶压控型低通滤波器，要求通带增益为2，截止频率为2KHz ，可以选择电容器，阻值尽量接近实际计算值，电路设计完后，画出频率响应曲线，并采用Multisim 软件进行仿真分析。
2. 设计目的（1） 进一步掌握滤波器电路的工作原理和参数计算。
（2） 熟练使用Multisim 进行简单的电路设计和仿真。
3. 问题分析与参量计算问题的简单分析二阶压控型低通LPF 电路基本原理图可参照教材P345页（如下）而题目中已经给出了电容的值，故我们所要做的只是确定电阻阻值以及进行电路合理的相关改善。
实验所选取的运放器是μa741，实验是在Multisim 环境仿真完成的。
3.2 计算电路相关参数（1） 低通滤波器在通带将内电容视为开路，给电路引入负反馈从而满足“虚短”、“虚断”，通带增益3412up R A R =+=,则34R R =，取34R R == 10k Ω。
（2） 传递函数：为方便计算，取1212,R R R C C C ====，由“虚短”、“虚断”及叠加定理，得()()()()()()()()677776/1()()[()]0up p p p i U s A U s U s U s sCR U s U s U s U s U s U s sC R R ==+-----= 得到传递函数：62()1()()1(3)()u up i up U s A s A U s A sCR sCR ==+-+令s j ω=，取012f RC π=，2f ωπ=，2001(3)()up u up A A f f j A f f •=+--（3） 当f为截止频率时，200|1(3)()|up f f j A f f +--=,令0f x f =,则得方程4210x x --=，解得x ，因为2f kHz =，取0.01C F μ=可解得10.1224R k ≈Ω电阻，由于实际试验中难以的到k Ω的电阻，故实际试验中用10k Ω的电阻代替之（4）入10,1p V mv f kHz ==的信号源最终得到的电路图：二阶压控电压源低通滤波器（LPF ）的幅频特性Q=13-Aup =13-2=1 ,所以Q=1的曲线即为此二阶压控电压源低通滤波器（LPF ）的幅频特性。
二阶低通滤波器
钦州学院《模拟电子》课程设计报告院系机械与船舶海洋工程学院专业过程控制自动化学生班级 2013级133班姓名刘良新学号 **********指导教师单位钦州学院指导教师姓名张晓培指导教师职称2016年10月二阶低通滤波器自动化专业 2013级刘良新指导教师张晓培摘要：滤波器是一种使用信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置，在信息处理、数据传送和抑制干扰等自动控制、通信及其它电子系统中应用广泛。
滤波一般可分为有源滤波和无源滤波，有源滤波可以使幅频特性比较陡峭，而无源滤波设计简单易行，但幅频特性不如有源滤波器，而且体积较大。
二阶低通滤波器可用压控和无限增益多路反馈。
采用集成运放构成的RC有源滤波器具有输入阻抗高，输出阻抗低，可提供一定增益，截止频率可调等特点。
压控电压源型二阶低通滤波电路是有源滤波电路的重要一种，适合作为多级放大器的级联。
本文根据实际要求设计一种压控电压源型二阶有源低通滤波电路，采用proteus仿真软件对压控电压源型二阶有源低通滤波电路进行仿真分析、调试，从而实现电路的优化设计。
关键词：二阶低通滤波器，截止频率，电路设计设计目的:（1）进一步掌握模拟电子技术课程所学的理论知识，重点复习滤波器设计需要的知识点。
（2）了解滤波器的工作原理，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。
（3）了解并熟悉电路设计的基本思想和方法。
目录前言 (4)第一章课程设计要求 (5)1.1设计要求 (5)第二章系统组成及工作原理 (2)2.1有源二阶压控滤波器 (2)2.2无限增益多路反馈有源滤波器 (6)第三章电路设计、参数计算、器件选择 (5)3.1二阶压控低通滤波器设计及参数计算 (5)3.2无限增益多路反馈有源滤波器的设计及参数计算 (8)第四章电路组装及调试 (6)4.1压控电压源二阶低通滤波电路 (6)4.2无限增益多路负反馈二阶低通滤波器 (9)第五章实验结论 (11)5.1实验数据记录与处理 (11)5.2设计体会................................................................................. . (11)参考文献 (14)附录一芯片介绍： (14)附录二元件清单 (15)附录三实物图 (15)前言当今时代，随着科学技术的发展，先进的电子技术在各个近代学科门类和科学技术领域中占有不可或缺的核心地位。
二阶压控型低通滤波器的设计
目录实验目的------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3实验要求------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3 实验原理------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3 滤波器基础知识简介-------------------------------------------------------------------------------- 3 有源低通滤波器（LPF）-------------------------------------------------------------------------- 4 二阶压控型低通滤波器--------------------------------------------------------------------------- 4 实验设计------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 仿真分析------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 仿真电路---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6实验结果---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 波特图仪显示----------------------------------------------------------------------------------------------- 7AC交流分析显示-------------------------------------------------------------------------------------- 9 实验结果分析------------------------------------------------------------------------------------------------ 13 理论计算------------------------------------------------------------------------------------------------------- 13 实验结果比较与分析-------------------------------------------------------------------------------- 13 实验结论-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14 参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14实验目的：1、熟悉由集成运放和阻容元件组成的有源滤波器的原理；2、学习运用传递函数法分析有源滤波器的频率响应；3、学习RC有源滤波器的设计及电路调试方法；4、学习利用Multisim仿真软件进行电路仿真分析。
哈工大实验之二阶压控型低通滤波器
二阶压控型低通滤波器实验的分析：对于该实验通过对二阶压控性低通滤波器的设计，进一步了解滤波器的功能,通过仿真这一先进的手段快捷而准确地验证了设计的结果，为以后的学习以及设计过程奠定基础一 .实验目的:设计二阶压控型低通滤波器,要求通带增益为2,截止频率为2KH Z ,可选电容值为0.01μF.并用Multisim 仿真。
二，电路设计：. 1 .根据设计要求,设计必须取C 1=C 2=0.01μF,对于电阻,则比较灵活,需要满足以下条件,即 R 3=R 4， 不妨让R 1=R 2=10k Ω, 又因为要求的通带增益A up =2传递函数 up2)()()3(11)()(AsCR sCR A s Ui s U A up O S U +-+== 令S=j ω代入传递函数得频率响应函数2. 由传递函数代入后得到的频率响应函数知道要计算 计算阻值R 1，R 2 ：又因为已知要求通带截止频率2KH Z ,21f f )3(f f -1120=-+up A j ）（， 由该条件易求得0f =1.57kHz ， 又 )2(1f 0RC π=,所以可以求得R 3=R 4=10.12K Ω三，仿真过程与分析：1. 最大增益时候的仿真实验结果由图1仿真实验的结果可以知道的结果知道，最大增益7.287dB 频率约为1.13KHz.此时可得出与理论值比较接近，可以认为是正确的2截止频率时候的仿真结果由图二的结果，通过该仿真结果，可知道该低通滤波截止频率：20log(2up A )=3.077dB 由波形可得对应的截止频率f =1.988KHz,仿真结果的分析与比较根据仿真的结果，知道最大增益为7.287dB 的时刻，达到截止频率时有对应纵坐标值为 3.007dB,此时的输入信号的频率通过仿真的结果读取为1.13KHz.3.077dB 由波形可得对应的截止频率f =1.988KHz,与理论值接近。
二阶有源低通滤波器的设计
⼆阶有源低通滤波器的设计⼆阶有源低通滤波器的设计学号：1120600XX 姓名：黄平凹⼀、设计要求设计⼀个压控电压源型⼆阶有源低通滤波电路，要求通带截⽌频率f 0=100kHz ，等效品质因数Q=0.707，试确定电路中有关元件的参数值。
⼆、选择运放设计要求的截⽌频率较⾼，因此要求运放的频带较宽，选⽤通频带较宽的运放，本例选⽤运放3554AM ，带宽为19 MHz ，适合⽤于波形发⽣电路、脉冲放⼤电路等。
输出电流，达到100mA ，精度⾼，满⾜设计要求。
三、电路设计压控电压源型⼆阶有源低通滤波器典型电路如图1所⽰：图1为便选取R1 =R2=R ，C1=C2=C ，则通带截⽌频率为f 0=fn=12RCπ，可⾸先选定电容C=1nF ，计算得R=1．59k Ω，选R=1．6 k Ω。
等效品质因数Q=13u A - =0.707，故Au=1.59，即1+43R R =1.59，则R 4=0.59R 3 。
为使集成运放两个输⼊端对地的电阻平衡，应使R3//R4=2R=3.2k Ω，则R3=17.2 k Ω，R4=10.2 k Ω，选R3=18 k Ω，R4=10 k Ω。
四、理论计算根据实际选择的元件参数重新计算滤波电路的特征参量。
压控电压源型⼆阶有源低通滤波器的传递函数为002()()1()()1i n nU s A G s s s U s Q ωω= =+?+图3图4六、实验结果分析图4所⽰图形为对电路图2进⾏仿真的的输出幅频响应图，随信号源电压频率的变化，输出端电压幅值逐渐变化，当输⼊源频率变化到100kHz 时，输出端电压降到了Av Vi 707.0，频率上升到⼀定值时，输出端电压下降，最后到基本可以忽视，体现出电路的低通滤波特性，符合电路理论设计结果。
七、总结通过对低通滤波电路的设计，更进⼀步的了解到了电路通低频阻⾼频的原理，通过电路中运算放⼤器的控制，电容值的设定，实现频率对电路中输出电压幅值的控制，从⽽实现电路的低通滤波，当信号源频率超过截⽌频率时，电路将对信号进⾏阻断，滤出低频状况下的信号，在实际应⽤中也就是对低频有⽤信号的选取。
二阶压控型低通滤波器设计
二阶压控型低通滤波器设计1. 设计要求设计一个二阶压控型低通滤波器，要求通带增益为2，截止频率为2KHz ，可以选择0.01uF 电容器，阻值尽量接近实际计算值，电路设计完后，画出频率响应曲线，并采用Multisim 软件进行仿真分析。
2. 设计目的（1） 进一步掌握滤波器电路的工作原理和参数计算。
（2） 熟练使用Multisim 进行简单的电路设计和仿真。
3. 问题分析与参量计算3.1 问题的简单分析二阶压控型低通LPF 电路基本原理图可参照教材P345页（如下）而题目中已经给出了电容的值，故我们所要做的只是确定电阻阻值以及进行电路合理的相关改善。
实验所选取的运放器是a741，实验是在Multisim 环境仿真完成的。
3.2 计算电路相关参数（1） 低通滤波器在通带将内电容视为开路，给电路引入负反馈从而满足“虚短”、“虚断”，通带增益3412up R A R =+=,则34R R =，取34R R == 10k Ω。
（2） 传递函数：为方便计算，取1212,R R R C C C ====，由“虚短”、“虚断”及叠加定理，得()()()()()()()()677776/1()()[()]0up p p p i U s A U s U s U s sCR U s U s U s U s U s U s sC R R ==+-----= 得到传递函数：62()1()()1(3)()u up i up U s A s A U s A sCR sCR ==+-+令s j ω=，取012f RC π=，2f ωπ=，2001(3)()up u up A A f f j A f f •=+--（3） 当f 为截止频率时，200|1(3)()|2up f f j A f f +--=,令0f x f =,则得方程4210x x --=，解得x ，因为2f kHz =，取0.01C F μ=可解得10.1224R k ≈Ω电阻，由于实际试验中难以的到10.1224k Ω的电阻，故实际试验中用10k Ω的电阻代替之（4）入10,1p V mv f kHz ==的信号源最终得到的电路图：3.3二阶压控电压源低通滤波器（LPF ）的幅频特性Q=13-Aup =13-2=1 ,所以Q=1的曲线即为此二阶压控电压源低通滤波器（LPF ）的幅频特性。
二阶压控压源型巴特沃斯低通滤波器设计教学文案
二阶压控压源型巴特沃斯低通滤波器设计利用VCVS型二阶RC有源网络实现巴特沃斯型低通滤波器的设计一．二阶压控电压源低通滤波器的构成下图所示就是压控压源二阶型滤波网络电路：其传递函数为：与一般低通滤波传输函数相比：可得：截至角频率：增益因子：选择性因子：二阶低通滤波器归一化低通传输函数为:去归一化低通传输函数为:令：得：R2应有实根得：二．各参数的设计由于所需的滤波网络阶次为二阶因为设计指标里通带截至频率规定： f p =100.1KHz,设运放的电压增益为2，而两个电容的值最好相同，则令C C C ==21，带入上式品质因素公式中，可得：因为品质因素在数值上等于截止频率时的滤波网络电压增益和通带电压增益只比，则21=Q则R R R 2212== （1）因为2121121R R C C f p π=（2）则由式（1）（2）可求得RC 110125.16-⨯⨯=由实际电子元器件标称值可以设定：三．结果的验证利用Multisim 对设计的电路进行仿真。
首先搭建整个电路如下：21R R Q =其中XFG1是信号发生器，XBP1是波特仪，而XSC1是示波器。
我们设计的时候所设定的截止频率是100.1K。
所以先选择一个比较低的频率值，看其运放的放大倍数。
所以先设定信号源频率为1K，仿真结果如下：示波器示数：从图中可以看出在低频段时：通道1的峰值为29.98mv，通道2的峰值为62.029mv，滤波网络的放大倍数可以算得A1=2.069。
现在把信号源的频率调到预设截至频率，继续仿真，结果如下：从图中可以看出通道1的峰值为29.974mv，通道2的峰值为43.012mv，则在该频率下的网络放大倍数为A2=1.435。
则在预设截止频率下的放大值与通带下的放大倍数只比为：0.694。
结果约等于0.7。
波特图的结果如下：由图可知，将频率调到100K，衰减幅度为2.714dB，如果频率为100.1K，则结果将非常接近3dB。
压控电源型二阶低通滤波电路设计和仿真
B通道即运放输出幅值约为2.73V，放大倍数近似为2
f0=2kHz
B通道即运放输出幅值约为2.828，输入信号与输出信号同频同相，放大倍数为2
7.伯德图如下图所示：
f0=2.247HZ，db=6.02，Auf=2
db=3.109，f0=125.574kHZ，和实际计算的结果十分相近。
8.用参数扫描法测频率特性
Q=
R4=0Ω时，Auf=1，Q=0.5
R4=6200时，Auf=2，Q=1
R4=14越大，Auf越大，Q越大，幅频特性曲线越尖锐。
压控电源型二阶低通滤波电路设计与仿真
1.压控电源型二阶低通滤波器结构：
2.设计要求：
截止频率100kHZ
品质因素Q=1
3.设计细则
选择运放：3554AM，带宽19MHZ，最大输出电流100mA，满足截止频率等要求
为设计方便，使R1=R2，C1=C2，C1 C2选为1nF， =1.59KΩ≈1.6KΩ，R1 R2取1.6KΩ，Q= =1，Auf=2，因此R4=R3，为使运放两输入端对地电阻相等，R3//R4=2R1，R3=R4=6.4KΩ，取R3=R4=6.2KΩ。
4.理论计算
通带截止频率f0= ≈99.5kHZ，fc对应3dB截止频率， = ，解得fc≈1.272f0=126.5kHZ。
5.仿真图
6.示波器分析
f0=200kHz
B通道即运放输出的幅值约为740mV，可见对幅值的衰减幅度比较大
f0=150kHz
B通道输出即运放输出的幅值约为1.35V，对于信号的放大倍数小于通频带放大倍数2
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二阶压控型低通滤波器设计
1. 设计要求
设计一个二阶压控型低通滤波器，要求通带增益为2，截止频率为2KHz ，可以选择0.01uF 电容器，阻值尽量接近实际计算值，电路设计完后，画出频率响应曲线，并采用Multisim 软件进行仿真分析。
2. 设计目的
（1） 进一步掌握滤波器电路的工作原理和参数计算。
（2） 熟练使用Multisim 进行简单的电路设计和仿真。
3. 问题分析与参量计算
3.1 问题的简单分析
二阶压控型低通LPF 电路基本原理图可参照教材P345页（如下）
而题目中已经给出了电容的值，故我们所要做的只是确定电阻阻值以及进行电路合理的相关改善。
实验所选取的运放器是a741，实验是在Multisim 环境仿真完成的。
3.2 计算电路相关参数
（1） 低通滤波器在通带将内电容视为开路，给电路引入负反馈从而满足“虚短”、“虚断”，通带增益
3412up R A R =+
=,则34R R =，取34R R == 10k Ω。
（2） 传递函数：为方便计算，取1212,R R R C C C ====，由“虚短”、“虚断”及叠
加定理，得()()
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令s j ω=，取012f RC π=，2f ωπ=，2
001(3)()up u up A A f f j A f f •=+--
（3） 当f 为截止频率时，200|1(3)()|2up f f j A f f +--=,令0f x f =,则得方程
4210x x --=，解得x ，因为2f kHz =，取0.01C F μ=可解得10.1224R k ≈Ω电阻，由于实际试验中难以的到10.1224k Ω的电阻，故实际试验中用10k Ω的电阻代替之
（4）入10,1p V mv f kHz ==的信号源
最终得到的电路图：
3.3二阶压控电压源低通滤波器（LPF ）的幅频特性
Q=13-Aup =13-2
=1 ,所以Q=1的曲线即为此二阶压控电压源低通滤波器（LPF ）的幅频特性。
4. 仿真观察与分析
4.1 电路的仿真结果如图
由幅频特性图可看出该二阶压控型低通滤波器的通带增益为2，截止频率近似为2，满足设 计要求。
4.2 将信号源改为函数发生器，进行仿真
（1） 当输入100mv ，500Hz 正弦波时得到输入输出波形为：
由图知输出的波形幅值变为输入的两倍左右，即即up A 2，说明f<2kHz 时为通带。
（2） 当输入100mv ，2000Hz 正弦波时得到输入输出波形为： 2倍左右，说明f=2kHz 为其截止频率。
（3） 当输入100mv ，100kHz 正弦波时得到输入输出波形为：
由图知输出的波形幅值约为零，说明f>2kHz 为其阻带。
4. 结论
改变输入频率时候，输入信号频率越高（越接近滤波器截止频率），则信号幅值变得越小（同时相移越大），远低于滤波器截止频率的信号的幅值基本不会改变，相移改变也小。
远高于滤波器截止频率的信号输出幅值接近于0，这正是滤波器的作用。
综上实验结果可知，所设计的电路符合题目要求，结果是正确的。
5. 实验感悟与心得体会
通过对二阶压控型低通滤波器的设计，使我对基本模拟运放电路电路有了更深的理解，并且也熟悉了Multisim 的使用方法。
当然这一设计和仿真过程也让我意识到自身的许多不足，今后我会更加努力的去学习模拟电子电路的基本知识，为设计出更好地电子元器件献出自己的一份力！同时感谢这学期老师为我们辛勤的付出！
参考文献：
[1] 王淑娟 模拟电子技术基础 高等教育出版社
[2] 王立欣 电路基础实验 高等教育出版社
[3] 百度百科。