有源低通滤波器设计报告要点

合集下载

有源滤波器实验报告总结

有源滤波器实验报告总结

有源滤波器实验报告总结一、引言有源滤波器是一种电子滤波器,它利用放大器来增强信号的幅度并同时进行滤波。

在本次实验中,我们设计了一个有源低通滤波器,并通过实验验证了其性能。

二、实验步骤1. 设计滤波器电路:根据所需的滤波特性,我们选择了适当的电路拓扑结构,并计算了元件的数值。

然后,我们根据计算结果选择了合适的电阻、电容和放大器。

2. 搭建电路:根据设计好的电路图,我们按照所需的元件数值和连接方式搭建了有源滤波器电路。

3. 测试电路:接下来,我们使用信号发生器产生不同频率的正弦信号作为输入信号,通过有源滤波器后,使用示波器观察输出信号的波形和频率响应。

4. 记录实验数据:我们记录了不同频率下输入和输出信号的幅度,以及相位差,并绘制了频率响应曲线。

三、实验结果通过实验,我们得到了有源滤波器的频率响应曲线。

曲线显示,在低频段时,输出信号幅度较大,而在高频段时,输出信号幅度逐渐衰减。

这符合我们设计的低通滤波器的特性。

四、讨论与分析根据实验结果,我们可以得出以下结论:1. 有源滤波器能够对输入信号进行增强和滤波。

2. 频率响应曲线显示了有源滤波器的滤波特性,能够滤除高频信号,保留低频信号。

我们还发现了一些问题和改进的空间:1. 在实际搭建电路的过程中,可能会遇到元件误差和放大器非线性等问题,这都会对滤波器的性能产生影响,需要进一步优化和调整电路。

2. 在选择元件数值时,需要根据具体要求和条件进行综合考虑,以获得更好的滤波效果。

五、总结通过本次实验,我们成功设计并搭建了一个有源低通滤波器,并验证了其滤波特性。

实验结果表明,有源滤波器具有良好的滤波效果,能够滤除高频信号,保留低频信号。

在实际应用中,有源滤波器在音频处理、通信系统等领域具有广泛的应用前景。

六、参考文献1. 张宇. 电子技术实验教程[M]. 北京:高等教育出版社,2015.2. Sedra A S, Smith K C. Microelectronic Circuits[M]. OxfordUniversity Press, 2010.注:本文仅为实验报告总结,旨在总结有源滤波器实验的过程和结果,并对实验中的问题和改进进行讨论。

有源低通滤波器的设计

有源低通滤波器的设计

有源低通滤波器的设计设计一个有源低通滤波器的过程主要包括以下几个步骤:确定滤波器的需求,选择电路拓扑,选择合适的放大器和电容阻值,进行电路分析和仿真,最后进行实际电路搭建和测试。

首先,确定滤波器的需求。

需要确定滤波器的截止频率以及通带增益和带宽要求。

根据应用的需求来选择合适的参数,例如音频领域常见的截止频率为20Hz-20kHz。

接下来选择电路拓扑。

常见的有源低通滤波器的电路拓扑包括巴特沃斯低通滤波器、切比雪夫低通滤波器和椭圆低通滤波器等。

根据滤波器的截止频率和带宽要求选择合适的拓扑。

然后选择合适的放大器和电容阻值。

在有源低通滤波器中,放大器起到放大信号和增加滤波器的增益的作用。

需要选择一个合适的放大器来满足放大要求。

电容和电阻用于构成滤波器的传递函数,需要根据滤波器的截止频率来选择电容和电阻的数值。

接下来进行电路分析和仿真。

根据所选的电路拓扑,将电路进行各种算法和公式分析,得到滤波器的传递函数和各种性能指标。

然后使用仿真软件进行电路仿真,验证滤波器设计的正确性,并调整各个参数以满足设计要求。

最后进行实际电路搭建和测试。

根据仿真结果,搭建实际的电路并进行测试。

测试可以包括输入输出波形的对比分析,频率特性曲线的测量等。

如果测试结果不符合设计要求,需要进行调整和优化。

总结一下,设计一个有源低通滤波器需要确定滤波器的需求,选择电路拓扑,选择合适的放大器和电容阻值,进行电路分析和仿真,最后进行实际电路搭建和测试。

整个设计过程需要综合考虑滤波器的性能和应用需求,通过不断调整和优化来获得满足要求的滤波器设计。

有源低通滤波器设计

有源低通滤波器设计

有源低通滤波器设计有源低通滤波器(Active low-pass filter)是一种电路,用于将高频信号从输入信号中滤除,只传递低频信号。

它由一个有源元件(如运算放大器)和被动元件(如电阻和电容)组成。

有源低通滤波器可以通过调整电路参数来实现不同的截止频率,并且具有较高的增益和较低的失真。

1. 确定电路结构:有源低通滤波器的基本电路结构通常是由一个运算放大器和被动元件(电阻和电容)组成的。

常见的结构包括Sallen-Key结构、多级级联结构等。

根据设计要求选择适合的电路结构。

2.选择元件参数:元件参数的选择决定了有源低通滤波器的截止频率和增益等性能。

根据设计要求确定电阻和电容的数值。

通常,电容的大小与截止频率成反比,而电阻的选择可以根据需要来确定。

3.进行频率响应分析:通过对电路进行频率响应分析可以评估有源低通滤波器的性能。

频率响应分析可以通过理论计算、模拟仿真和实验验证等方式来进行。

在进行频率响应分析时,需要计算或测量电路的增益和相位的变化随频率的变化情况。

4.优化设计:根据频率响应分析的结果,可以对设计进行优化。

例如,根据需要可以调整电容和电阻的数值来实现所需的截止频率和增益。

同时,通过优化元件的选择,例如选择高质量的电容和电阻,可以改善有源低通滤波器的性能。

总结:有源低通滤波器设计涉及电路结构选择、元件参数选择和频率响应分析等步骤。

通过合理选择电路结构和元件参数,并进行频率响应分析和优化设计,可以实现所需的低通滤波器性能。

在设计过程中需要考虑电路的稳定性、失真等问题,以保证滤波器的可靠性和性能。

有源低通滤波器设计

有源低通滤波器设计

有源低通滤波器设计
1引言
随着科技的发展,滤波器在各个领域被广泛应用,比如工业领域、电子领域、医学领域等。

而低通滤波器是一类最常用的滤波器,主要用于去除输入信号中的高频信号,它们常常被用来进行几个重要的功能,如信号分离、干扰抑制、信号处理和信号质量检测。

本文将介绍低通滤波器的原理,对不同类型的低通滤波器进行比较,最后介绍有源低通滤波器的设计方法。

2低通滤波器原理
低通滤波器是一类用于在输入信号中去除高频成分的滤波器。

它通常使用诸如滤波栅、电容、电感等元件,将频率超过其中一频率(被称为截止频率)的信号分量给滤除,而将频率低于截止频率的信号分量给保留。

就传统滤波器而言,一般情况下,滤波器会被零点和极点控制,而它们形成的滤波器频率响应曲线与滤波器的构造有关。

3低通滤波器的类型
低通滤波器可以分为以下几类:
(1)传统的低通滤波器
传统的低通滤波器通常使用滤波栅、电容、电感等元件,达到在输入信号中去除高频成分的目的。

滤波器可以分为线性低通滤波器和非线性低通滤波器。

有源低通滤波器的设计

有源低通滤波器的设计

有源低通滤波器的设计有源滤波器是一种使用有源元件(如运放)来构成的滤波器。

有源滤波器具有较低的输出阻抗和较高的增益,并且能够提供较大的增益和较低的失真。

有源低通滤波器是一种能够通过滤除高频信号而传递低频信号的滤波器。

它可以应用于音频信号处理、视频信号处理和通信系统中,用于去除噪音、改善信号品质等。

本文将介绍有源低通滤波器的设计原理和步骤,以供读者参考。

1.确定滤波器的截止频率:首先,根据需要滤除的高频信号范围,确定滤波器的截止频率。

截止频率是决定滤波器的性能的重要参数之一,它决定了滤波器在不同频率范围内的衰减特性。

2.选择合适的滤波器类型:根据应用场景和信号要求,选择合适的有源滤波器类型。

常见的有源滤波器类型包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等。

不同的滤波器类型具有不同的性能和设计要求,需要根据具体情况选择。

3.设计滤波器的电路结构:根据选择的滤波器类型和截止频率,设计滤波器的电路结构。

有源低通滤波器通常由运放、电阻和电容组成。

根据电路结构设计电容和电阻的数值,以满足滤波器的要求。

4.计算反馈电阻和输入电阻:根据电路结构和信号要求,计算滤波器的反馈电阻和输入电阻的数值。

反馈电阻决定了滤波器的增益和频率响应,输入电阻影响了滤波器的输入阻抗和信噪比。

5.选择适当的运放:根据滤波器的增益要求和频率响应,选择合适的运放器件。

不同的运放器件具有不同的增益、带宽和失真等特性,需要根据具体要求选择。

6.绘制电路图并进行仿真:根据设计的滤波器电路结构和参数,绘制电路图,并进行仿真分析。

通过仿真可评估滤波器的性能,如增益、相位延迟和截止频率等。

7.电路实现和调试:根据仿真结果,实现电路并进行调试。

调试过程中需要注意电路的稳定性和可靠性,同时还需要进行频率响应测试和输出波形观察,以验证设计结果。

总结:有源低通滤波器是一种常见的滤波器类型,其设计步骤包括确定截止频率、选择滤波器类型、设计电路结构、计算反馈电阻和输入电阻、选择适当的运放器件、绘制电路图并进行仿真分析,最后实现电路和调试。

有源滤波器的设计实验报告

有源滤波器的设计实验报告

有源滤波器的设计实验报告引言滤波器是电子工程中常用的电路元件,用于削弱或增强信号中的某些频率成分。

有源滤波器是一种由放大器和无源滤波器组成的电路,具有较好的增益和频率选择性能。

本实验旨在设计一个有源滤波器,以满足特定的频率响应要求。

设计目标本实验的设计目标是实现一个低通滤波器,其截止频率为f0,并具有一定的增益。

为了实现这一目标,需要选择合适的滤波器类型和电路参数。

设计步骤以下是设计有源滤波器的步骤:步骤一:选择滤波器类型根据设计要求,本实验选择了巴特沃斯滤波器作为设计基础。

巴特沃斯滤波器是一种常用的滤波器,具有平坦的通频带和陡峭的衰减特性。

步骤二:确定截止频率根据设计要求,截止频率f0已知。

在巴特沃斯滤波器中,截止频率与极点有关。

通过选择合适的极点位置,可以实现所需的截止频率。

步骤三:选择放大器类型有源滤波器需要一个放大器来提供增益。

常见的放大器类型有运算放大器和差动放大器。

本实验选择了运算放大器作为放大器类型,因为它具有简单的电路结构和较好的性能。

步骤四:计算电路参数根据所选的滤波器类型和放大器类型,可以计算出所需的电路参数。

包括放大器增益、电阻和电容值等。

步骤五:电路实现根据计算结果,可以开始设计电路。

根据电路参数计算电阻和电容值,并连接电路元件。

在连接电路之前,需要对电路进行仿真和检验。

步骤六:测量和调试完成电路连接后,需要进行测量和调试。

使用信号发生器输入测试信号,并使用示波器观察输出信号。

根据观察结果,调整电路参数和放大器增益,直到达到设计要求。

实验结果经过以上步骤的设计和调试,我们成功实现了一个具有截止频率为f0的低通滤波器。

实验结果显示,该滤波器在通频带范围内具有平坦的频率响应,并且在截止频率附近具有陡峭的衰减特性。

结论本实验通过使用巴特沃斯滤波器和运算放大器的组合,成功设计了一个满足特定频率响应要求的有源滤波器。

实验结果证明了设计的可行性和有效性。

有源滤波器在电子工程中具有广泛的应用,可以用于信号处理、音频放大和仪器测量等领域。

毕业设计有源模拟低通滤波器的设计与分析

毕业设计有源模拟低通滤波器的设计与分析

毕业设计有源模拟低通滤波器的设计与分析一、引言低通滤波器是电子电路中常见的一种滤波器,它能够将输入信号中高于一定频率的成分滤除,保留低频成分。

本文将对有源模拟低通滤波器的设计与分析进行研究。

二、设计目标1.设计一个具有指定通频带和截止频率的有源模拟低通滤波器;2.分析滤波器的频率响应特性及相应功能。

三、设计思路有源模拟低通滤波器的设计可以采用RC积分器和有源放大器结合的方式。

通过选择适当的RC电路参数和有源放大器的放大倍数,可以实现所需的滤波器性能。

设计过程:1.确定滤波器的通频带和截止频率;2.根据截止频率确定RC积分器的元件值;3.选择适当的有源放大器,使得放大倍数满足设计要求;4.将RC积分器和有源放大器组合,得到有源模拟低通滤波器电路;5.进行仿真和测试,分析滤波器的频率响应特性。

四、设计过程详解1.确定通频带和截止频率:根据应用需求,确定滤波器的通频带范围和截止频率。

通频带范围一般指定为滤波器工作的有效频率范围,截止频率则是指滤波器中的频率分界点。

2.RC积分器参数设计:根据截止频率确定RC积分器的元件值。

RC积分器是低通滤波器的核心部分,通过调整电容和电阻的取值可以调节滤波器的截止频率。

常见的计算公式如下所示:f0=1/(2πRC)其中,f0是截止频率,R是电阻的阻值,C是电容的容值。

3.选择有源放大器:根据设计要求,选择适当的有源放大器。

有源放大器可以根据信号的幅值进行增益放大,同时具备较好的输入输出阻抗特性,使得滤波器的性能更稳定。

4.有源模拟低通滤波器电路设计:将RC积分器和有源放大器相连接,得到有源模拟低通滤波器电路。

一般电路结构为RC积分器的输出端连接到有源放大器的输入端,有源放大器的输出端连接到输出端口。

5.滤波器性能分析:进行仿真和测试,得到滤波器的频率响应特性。

通过改变输入信号的频率和幅值,观察输出信号的响应情况,分析滤波器的性能以及是否满足设计要求。

五、结论与展望本文实现了基于有源模拟电路的低通滤波器的设计与分析。

有源低通滤波器设计报告

有源低通滤波器设计报告

有源低通滤波器设计报告设计报告:有源低通滤波器引言:设计目标:设计一个有源低通滤波器,使得在20Hz至1kHz范围内的低频信号通过,而高频信号被滤除。

设计的滤波器应具有具有以下特点:输入输出阻抗低、幅频响应平坦、相频响应线性、通频带宽大,并且灵敏度较低。

设计原理:1.确定电路拓扑结构:我们选择二阶有源低通滤波器作为设计基础。

该电路结构可以保证较好的衰减特性和较低的通频带相移。

2.确定滤波器参数:根据设计要求,在20Hz至1kHz范围内,我们选择截止频率为500Hz。

根据Butterworth滤波器的特性,我们选择3dB的通频带宽。

根据传递函数的形式确定电容和电阻的数值。

3.运算放大器选择:为了使得设计达到较低的灵敏度,我们选择了具有高增益、高带宽和低噪声的运算放大器。

实施步骤:1.根据所选择的拓扑结构和滤波器参数,绘制电路设计图。

2.计算电容和电阻的数值,并选择标准值组件,进行原型测量。

3.利用示波器和信号发生器进行测量,得到幅频响应曲线和相频响应曲线。

结果分析:根据实验结果,我们得到了满足设计要求的有源低通滤波器。

1.幅频响应平坦性分析:从测得的幅频响应曲线可以看出,在20Hz至1kHz范围内,滤波器的增益相对稳定,变化幅度不大。

滤波器的通频带宽也接近设计要求的3dB带宽。

2.相频响应线性分析:通过测得的相频响应曲线可以看出,滤波器的相位变化较小,频率响应几乎是线性的。

3.输入输出阻抗分析:通过测量输入输出阻抗,可以看出滤波器的输入输出阻抗都比较低,滤波器能够较好地适应输入信号源和负载电阻。

总结:本设计报告介绍了有源低通滤波器的设计原理、实施步骤和结果分析。

通过设计和实验,我们验证了设计的滤波器达到了要求的性能指标。

有源低通滤波器在许多电子电路中起到了重要作用,例如音频放大器、通信系统等。

通过深入理解和掌握滤波器的设计原理和实施步骤,我们能够更好地应用滤波器于实际应用中,提高电路的性能和可靠性。

二阶有源低通滤波器(课程设计)要点

二阶有源低通滤波器(课程设计)要点

目录一题目要求与方案论证 (1)1.1(设计题题目)二阶有源低通滤波器 (1)1.1.1题目要求 (1)1.1.2 方案论证 (1)1.2(实训题题目)波形发生器与计数器 (4)1.2.1题目要求 (4)1.2.2方案论证 (4)二电子线路设计与实现 (6)2.1二阶有源低通滤波器 (6)2.2十位二进制加法计数器电路设计 (7)三结果与分析 (9)3.1二阶有源低通滤波器 (9)3.2二位十进制加法计数器的实现 (10)四总结与体会 (12)参考文献 (13)一题目要求与方案论证1.1(设计题题目)二阶有源低通滤波器1.1.1题目要求设计二阶有源低通滤波器。

要求截止频率f0=1000HZ;通带内电压放大倍数A=15,品质因数Q=0.707。

分析电路工作原理,设计电路图,列出电路的传递函数,正确选择电路中的参数。

1.1.2 方案论证(1):对信号进行分析与处理时, 常常会遇到有用信号叠加上无用噪声的问题, 这些噪声有的是与信号同时产生的, 有的是传输过程中混入的。

因此, 从接收的信号中消除或减弱干扰噪声, 就成为信号传输与处理中十分重要的问题。

根据有用信号与噪声的不同特性, 消除或减弱噪声,提取有用信号的过程称为滤波, 实现滤波功能的系统称为滤波器。

滤波器分为无源滤波器与有源滤波器两种:①无源滤波器:由电感L、电容C及电阻R等无源元件组成②有源滤波器:一般由集成运放与RC网络构成,它具有体积小、性能稳定等优点,同时,由于集成运放的增益和输入阻抗都很高,输出阻抗很低,故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用。

利用有源滤波器可以突出有用频率的信号,衰减无用频率的信号,抑制干扰和噪声,以达到提高信噪比或选频的目的,因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理。

从功能来上有源滤波器分为:低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)、带阻滤波器(BEF)、全通滤波器(APF)。

有源低通滤波器设计报告

有源低通滤波器设计报告

有源低通滤波器设计报告一、引言低通滤波器是一种常用的信号处理电路,其作用是将输入信号中高频成分滤除,只保留低频成分。

有源低通滤波器是一种使用放大器实现的滤波器,具有较高的增益和更好的性能。

本文将介绍有源低通滤波器的设计步骤,以及设计过程中需要考虑的一些关键因素。

二、设计步骤 1. 确定需求在设计有源低通滤波器之前,需要明确设计的目标和要求。

例如,确定截止频率、增益要求、滤波器类型等。

2.选择合适的放大器根据设计要求选择合适的放大器。

常用的有源低通滤波器电路包括共射放大器、共集放大器和共栅放大器等。

根据不同的应用需求选择最适合的放大器类型。

3.计算滤波器参数根据设计要求计算滤波器的参数。

主要包括截止频率、增益和滤波器阶数等。

可以使用标准公式或者滤波器设计软件进行计算。

4.选择合适的元件根据计算结果选择合适的元件。

放大器的增益、电容和电阻等元件的参数需要根据设计要求进行选择。

注意元件的可用性和成本。

5.绘制电路图根据选择的放大器和元件,绘制出滤波器的电路图。

需要注意电路的布局和连接方式,确保电路的稳定性和可靠性。

6.进行模拟仿真利用电路设计软件进行模拟仿真。

通过输入不同频率的信号,观察输出信号的频率响应和波形。

根据仿真结果进行调整和优化。

7.制作原型电路根据电路图制作原型电路。

选择合适的元件进行焊接和连接。

8.进行实际测试将原型电路连接到信号源和示波器,输入测试信号进行实际测试。

观察测试结果,并与设计要求进行比较。

根据测试结果对电路进行调整和优化。

9.总结和改进根据实际测试结果总结设计过程中的经验和不足之处。

如果实际测试结果与设计要求不符,需要进行改进和优化。

三、设计过程中需要考虑的关键因素 1. 截止频率选择根据具体应用需求选择合适的截止频率。

如果截止频率过高,会滤除过多的信号,导致信息丢失。

如果截止频率过低,可能无法滤除足够多的高频噪声。

2.增益控制确定所需的增益水平。

增益过高可能引起放大器的非线性失真,增益过低可能导致信号无法满足要求。

有源低通滤波器设计报告

有源低通滤波器设计报告

有源低通滤波器设计报告报告:有源低通滤波器设计一、介绍二、设计原理有源低通滤波器常采用放大器作为主要组成部分。

其基本原理是利用放大器的增益特性,可以将低频信号通过放大器放大后输出,而高频信号则被隔离。

具体而言,放大器的增益在低频时较高,而在高频时较低。

因此,通过合理选择放大器增益和截止频率,可以实现滤除高频信号的目的。

三、步骤1.确定设计要求:首先,需要明确所需滤波器的截止频率。

根据实际需求和信号频率分析,选择适当的截止频率,以确定滤波器的性能指标。

2.选择电路组成元件:根据设计要求,选择合适的电路元件。

有源低通滤波器通常由电容、电阻和放大器构成。

3.设计放大器参数:根据所选定的放大器模型,计算出放大器的增益,以及在截止频率处的增益值。

根据设计要求和放大器参数,计算电容值和电阻值。

4.组装电路:按照设计要求,将电容、电阻和放大器等元件连接起来,形成滤波器电路。

5.测试电路性能:使用信号发生器为滤波器输入不同频率的信号,并通过示波器来观察输出波形。

根据输出波形和设计要求,验证滤波器的性能。

四、实验结果在本次实验中,我们选择了一个截止频率为1kHz的有源低通滤波器。

根据所选的放大器模型,计算出其在1kHz处的增益值为10倍。

根据公式,我们得出了所需的电容和电阻数值。

我们按照设计要求,将电阻和电容连接到放大器的相应引脚上,形成滤波器电路。

使用信号发生器产生不同频率的信号输入到滤波器中,并通过示波器观察输出波形。

测试结果显示,滤波器将高频信号有效地滤除,只有低频信号被通过。

在截止频率1kHz附近,滤波器的增益为10倍。

而在高频区域,滤波器的增益明显下降。

五、总结与展望通过本次实验,我们成功设计并实现了一个有源低通滤波器。

滤波器能够有效地滤除高频信号,只有低频信号被通过。

在滤波器的设计过程中,我们按照一定原理和步骤,选择了合适的电路元件,计算出合适的电容和电阻值。

然而,本次实验中的滤波器只能用于滤除高频信号,而无法通过调整参数实现截止频率的变化。

有源低通滤波器设计报告.

有源低通滤波器设计报告.

课程设计(论文)说明书题目:有源低通滤波器院(系):信息与通信学院专业:通信工程学生姓名:学号:指导教师:职称:2010年 12 月 19 日摘要低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。

理想滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移,而在阻带内其幅值应为零。

有源滤波器是指由放大电路及RC网络构成的滤波器电路,它实际上是一种具有特定频率响应的放大器。

滤波器的阶数越高,幅频特性衰减的速率越快,但RC网络节数越多,元件参数计算越繁琐,电路的调试越困难。

根据指标,本次设计选用二阶有源低通滤波器。

关键词:低通滤波器;集成运放UA741;RC网络AbstractLow-pass filter is a component which can only pass the low frequency signal and attenuation or inhibit the high frequency signal . Ideal frequency response of the filter circuit in the pass band should have a certain amplitude and linear phase shift, and amplitude of the resistance band to be zero. Active filter is composed of the RC network and the amplifier, it actually has a specific frequency response of the amplifier. Higher the order of the filter, the rate of amplitude-frequency characteristic decay faster, but more the number of RC network section, the more complicated calculation of device parameters, circuit debugging more difficult. According to indicators ,second-order active low-pass filter is used in this design .Key words:Low-pass filter;Integrated operational amplifier UA741;RC network,目录引言 (3)1 电路原理及设计方案 (3)1.1 滤波器的介绍 (3)1.2 有源滤波器的设计 (3)1.3 设计方案 (5)2 芯片介绍 (6)2.1 运放UA741 (6)3 multisim7辅助仿真及修正 (7)4 制板及调试 (8)4.1 DXP注意事项 (8)4.2 制作pcb板的流程 (8)4.3 注意事项 (8)4.4 调试 (8)4.5 测试结果和幅频图分析 (9)课设总结 (10)谢辞 (12)参考文献 (13)附录 (14)引言课程设计是理论联系实际的重要实践教学环节,是对学生进行的一次综合性专业设计训练。

绝对经典的低通滤波器设计报告

绝对经典的低通滤波器设计报告

绝对经典的低通滤波器设计报告一、引言低通滤波器是一种常用的信号处理技术,它可以让低频信号通过滤波器,同时阻止高频信号的传递。

本报告旨在介绍低通滤波器的设计原理、方法和步骤,并通过实例展示设计过程。

二、设计原理低通滤波器的设计原理基于频率响应曲线。

其频率响应曲线在低频时增益较高,在高频时增益较低。

一般情况下,低通滤波器的传递函数采用巴特沃斯、切比雪夫、椭圆等形式。

具体设计时需要确定滤波器的截止频率和阶数。

三、设计步骤1.确定截止频率:根据实际需求和信号特征,确定所需的截止频率。

截止频率定义了滤波器在传递低频信号时的边界。

2.确定滤波器阶数:滤波器的阶数决定了频率响应曲线的陡峭程度。

一般来说,阶数越高,曲线越陡。

根据实际需求和对滤波器性能的要求,选择适当的阶数。

3.选择滤波器类型:根据所选的阶数和截止频率,选择合适的滤波器类型。

常用的滤波器类型有巴特沃斯、切比雪夫和椭圆滤波器。

4.设计滤波器:根据所选的滤波器类型,设计滤波器的传递函数。

传递函数可以通过数学推导和滤波器设计工具进行计算。

5.实现滤波器:将传递函数转换为滤波器的电路结构。

根据滤波器的阶数和类型,选择适当的电路结构和元件。

四、实例以下是一个设计低通滤波器的实例,以说明上述设计步骤。

1.设计需求:设计一个低通滤波器,截止频率为1kHz,阶数为4,滤波器类型为巴特沃斯。

2.确定截止频率和阶数:根据设计需求,截止频率为1kHz,阶数为43.选择滤波器类型:由于是巴特沃斯滤波器,需要确定传递函数的形式。

根据巴特沃斯滤波器的特点,传递函数形式为:H(s) = 1 / (1 + (s/wc)^2n),其中wc为截止频率,n为阶数。

4.设计滤波器:根据传递函数的形式,计算得到传递函数为:H(s)=1/(1+(s/628)^8)5.实现滤波器:将传递函数转换为电路结构。

根据滤波器的阶数和类型,选择适当的电路结构和元件。

在本例中,可以选择多级二阶滤波器的级联结构。

有源低通滤波器设计报告

有源低通滤波器设计报告

有源低通滤波器设计报告一、引言滤波器是在电子电路中常见的一种元件,用来选择特定频率范围的信号,将其他频率范围的信号削弱或者消除。

而低通滤波器是一种常见的滤波器类型,用于削弱高频信号。

二、设计目标本设计的目标是设计一个有源低通滤波器,要求能够削弱频率大于1kHz的信号,达到至少40dB的衰减,并具有较低的失真和稳定的增益。

三、电路设计1.滤波器结构本设计选择了Sallen-Key结构作为有源低通滤波器的基本结构。

该结构由两个双运放组成,一个用于增益放大,另一个用于滤波。

这种结构有较好的性能和稳定性。

2.选择元件参数根据设计目标,我们选择了合适的元件参数。

放大器增益为2倍,电容的选择要满足截止频率为1kHz的要求。

最终选择了R1=10kΩ,R2=20kΩ,C1=1nF。

3.电路实现根据上述元件参数,我们可以按照以下电路图实现有源低通滤波器:```+-R1-++-R2-++------------,--------OU\\R3/\C1//,+------------,--------I+------+,,+------VLF411A,----+------+```四、电路性能测试1.幅频特性测试根据设计的目标,我们首先测试有源低通滤波器的幅频特性。

使用函数发生器产生从100Hz到100kHz的频率范围的信号,并用示波器测量输入和输出的幅度。

频率(kHz),输入幅度,输出幅度,增益(dB)------------,---------,---------,------------0.1,1V,0.97V,-0.150.5,1V,0.95V,-0.261,1V,0.92V,-0.845,1V,0.89V,-1.9410,1V,0.87V,-2.6850,1V,0.79V,-5.01100,1V,0.68V,-8.86500,1V,0.37V,-14.601000,1V,0.16V,-20.635000,1V,0.02V,-48.16根据测试结果,可以看到随着频率的增加,输出信号的幅度逐渐降低,符合低通滤波器的设计要求。

低通滤波器设计报告小结

低通滤波器设计报告小结

低通滤波器设计报告小结1. 引言低通滤波器是一种在信号处理中常用的滤波器,用于滤除高频信号而保留低频信号。

在本次设计中,我们旨在设计一个满足特定需求的低通滤波器。

本小结将对设计过程、结果和经验进行总结和分析。

2. 设计步骤成功设计一个低通滤波器,需要经历以下几个主要步骤:2.1 确定设计参数在设计低通滤波器之前,我们首先需要确定设计的参数,例如截止频率、通带衰减和阻带衰减等。

这些参数的选择直接影响到滤波器的性能和功耗。

2.2 选择合适的滤波器结构根据设计参数的要求,我们可以选择合适的滤波器结构来实现。

常见的滤波器结构包括RC滤波器、RL滤波器、多级放大器滤波器和数字滤波器等。

根据实际需求和设计要求,我们选用了多级放大器滤波器结构。

2.3 滤波器参数计算为了满足设计要求,我们需要计算各个滤波器参数,包括电阻、电容和增益等。

通过理论计算和仿真,我们得到了滤波器的参数值,并进行了一系列的优化。

2.4 电路实现与测试在得到滤波器参数后,我们进行了电路的实现与测试。

通过电路实验和测试,我们验证了滤波器的性能和可靠性,并对滤波器进行了必要的调整和优化。

3. 结果与分析经过设计和测试,我们成功设计出了满足要求的低通滤波器。

该滤波器具有良好的低频信号保留能力和高频信号滤除能力,能够很好地满足实际应用的需求。

在设计过程中,我们发现以下几个关键问题:3.1 技术难点在设计过程中,我们遇到了一些技术难点。

其中一个主要难点是如何在保证滤波器性能的前提下,降低功耗和尺寸。

通过不断的优化和改进,我们成功解决了这一问题,得到了满足设计要求的低通滤波器。

3.2 仿真与实验结果通过仿真和实验,我们验证了设计的滤波器的性能。

仿真结果与实验结果基本一致,表明我们的设计是可靠的。

这也为我们今后的研究和应用提供了可靠的依据。

3.3 改进方向尽管我们的设计已经满足了预期要求,但仍有一些改进的空间。

例如,我们可以进一步优化滤波器的频率响应,提高滤波器的抑制能力。

有源低通滤波器的设计

有源低通滤波器的设计

有源低通滤波器的设计设计有源低通滤波器是一种常见的电子电路设计任务。

该滤波器的主要功能是将高频信号从输入信号中滤除,只保留低频信号。

在本文档中,我们将详细介绍有源低通滤波器的设计方法和步骤。

第一部分:引言在引言部分,我们将简要介绍有源低通滤波器的背景和应用。

我们将解释为什么有源低通滤波器在各种电子设备中广泛应用,并提供一些实际应用示例。

第二部分:滤波器基本原理在第二部分中,我们将介绍低通滤波器的基本原理和工作原理。

我们将解释有源低通滤波器如何通过传递低频信号和阻止高频信号来达到滤波效果。

我们还将讨论滤波器的截止频率和滚降斜率等参数的定义和计算方法。

第三部分:滤波器设计步骤在第三部分中,我们将详细介绍有源低通滤波器的设计步骤。

我们将根据设计要求,包括截止频率和增益等要求,选择合适的电路拓扑结构。

然后,我们将讨论电路元件的选择和规格,包括运放和被动元件。

接下来,我们将介绍电路的分析和计算方法,包括频域和时域的分析方法,并提供计算公式和示例。

第四部分:实际设计案例在第四部分中,我们将提供一个实际的有源低通滤波器设计案例。

我们将从设计要求开始,包括截止频率和增益等要求,并根据这些要求选择合适的电路拓扑结构和元件。

然后,我们将进行电路的分析和计算,并给出详细的设计步骤。

最后,我们将讨论实际电路的性能和稳定性等方面的考虑。

第五部分:仿真和实验结果在第五部分中,我们将使用电子电路仿真软件对设计的有源低通滤波器进行仿真验证。

我们将讨论仿真结果,并与设计要求进行对比。

此外,我们还将设计实验方案,通过实际测量结果来验证设计的性能和稳定性。

第六部分:结论在结论部分,我们将总结整个设计过程和结果。

我们将回顾设计的目标和要求,并评估设计的性能和可行性。

最后,我们将探讨可能的改进措施和未来的研究方向。

总结:本文档提供了有源低通滤波器设计的详细步骤和实例。

通过研究本文档,读者将能够了解有源低通滤波器的原理、设计方法和计算公式,并能够根据设计要求设计出满足特定要求的有源低通滤波器电路。

低通滤波器设计实验报告

低通滤波器设计实验报告

低通滤波器设计实验报告低通滤波器设计实验报告引言滤波器是信号处理中常用的工具,它可以通过去除或削弱信号中的某些频率成分,实现信号的滤波和频率选择。

低通滤波器是一种常见的滤波器类型,其作用是通过允许低频信号通过,同时阻止高频信号的传递。

本实验旨在设计和实现一个低通滤波器,并对其性能进行评估。

实验步骤1. 设计滤波器的频率响应首先,我们需要确定滤波器的截止频率。

截止频率是指低通滤波器开始阻止高频信号通过的频率。

根据实际需求,我们选择了一个截止频率为1kHz的低通滤波器。

2. 选择滤波器类型在设计滤波器时,我们需要选择适当的滤波器类型。

常见的低通滤波器类型包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等。

根据实验要求,我们选择了巴特沃斯滤波器,因为它具有平坦的频率响应和较小的幅度波动。

3. 计算滤波器参数根据所选的滤波器类型和截止频率,我们可以计算出滤波器的相关参数。

巴特沃斯滤波器的参数包括阶数和截止频率。

阶数决定了滤波器的陡峭程度,而截止频率决定了滤波器的截止特性。

通过计算和调整这些参数,我们可以得到所需的滤波器性能。

4. 搭建电路并测试根据计算得到的滤波器参数,我们搭建了一个RC低通滤波器电路。

该电路由一个电阻和一个电容组成,通过调整它们的数值可以实现不同的截止频率。

我们将输入信号连接到滤波器电路的输入端,然后将输出信号连接到示波器上进行观测。

实验结果经过实验测试,我们得到了滤波器的频率响应曲线。

在截止频率1kHz附近,滤波器的传递函数呈现出较小的幅度衰减和相位延迟。

随着频率的增加,滤波器的幅度衰减逐渐增加,相位延迟也逐渐增大。

这表明滤波器能够有效地滤除高频信号,保留低频信号。

讨论与分析在设计滤波器时,我们需要权衡滤波器的性能和复杂度。

较高的阶数可以实现更陡峭的滤波特性,但也会增加电路的复杂度和成本。

因此,我们需要根据实际需求选择适当的阶数和截止频率。

此外,滤波器的频率响应还受到电阻和电容的误差以及元件的非线性等因素的影响。

毕业设计有源模拟低通滤波器的设计与分析

毕业设计有源模拟低通滤波器的设计与分析

摘 要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,所以对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。

本文以一阶和二阶低通滤波电路的典型模型为基础,分别从理论的角度上分析了频率特性,包括通带电压放大倍数 ,特征频率和通频带截止频率 。

然后通过EDA 仿真软件Multisim7中搭建电路原理图,运用其强大的仿真测试功能,并对设计出的电路原理图进行波特图示仪法、交流分析法以与参数扫描法作出分析,最终得到其频率特性,并分别与理论数值相比较,验证滤波电路的各项参数指标的正确性。

之后,设计了一高阶低通滤波器,并得出相关结论。

最后,为方便分析者直观,形象的分析滤波器的特性,本文利用仿真波形的方式进行说明和对比。

关键词:滤波器,一阶,二阶,低通,仿真分析up A 0f p fAbstractThose who have the ability to perform the signal processing device can be called filter, in modern telecommunications equipment and various control systems, the filter is applied widely, so the research and production of filter has always been valued by all countries.This article based on the typical model of the first and second order low-pass filter circuit, respectively, from the theoretical point of view on the frequency characteristics, including the pass-band voltage amplification factor, the characteristic frequency and pass-band cutoff frequency. Then I setted up by the EDA simulation software Multisim7 in the schematic, the use of its powerful simulation test function, and design a circuit diagram Potter icon Miriam France, AC analysis, and parameter scanning method to analyze the end of its frequency characteristics, verify the parameters of the index of the filter circuit, and make sure the figure is right.Then designed a high-end low-pass filter,and draw some conclusions.Finally, to facilitate intuitive analysis by image analysis of the filter characteristics, we use the description and comparison of the simulation waveform.Key words: Filter, First-order,Second-order, Low-pass, Simulation and analysis目录摘要 (I)Abstract (II)1.引言 (1)1.1.课题设计的意义 (1)1.2.国内外研究现状 (1)1.3.毕业设计所用的方法 (2)2.滤波器的基本知识 (3)2.1.滤波器的基本概念 (3)2.2.滤波器的分类 (4)2.3.滤波器的类型 (6)2.4.滤波器的特性 (6)2.5.滤波器的选取 (7)2.6.模拟滤波器 (7)2.7.数字滤波器 (7)3.电路设计 (8)3.1.有源低通滤波器的典型结构 (8)3.1.1.一阶有源低通滤波器的典型结构 (8)3.1.2.二阶有源低通滤波器的典型结构 (9)3.2.有源滤波器的特性分析 (10)3.2.1.一阶有源滤波器特性分析 (10)3.2.2.二阶有源滤波器特性分析 (11)3.3.低通有源滤波器的设计 (12)3.3.1.设计要求 (12)3.3.2.设计电路分析 (12)3.3.3.选择运放 (15)3.3.4.电路设计 (15)3.3.5.理论计算 (16)4.Multisim分析 (19)4.1.软件简介 (19)4.2.验证通频带放大倍数 (19)4.3.频率特性分析 (25)4.3.1.用波特图示仪测试频率特性 (25)4.3.2.用交流分析法测试频率特性 (27)4.3.3.用参数扫描分析法测试频率特性 (28)结束语 (32)参考文献 (33)致谢 (34)附录 (35)1.引言1.1.课题设计的意义滤波器作为一种基本的功能电路,而且是一种具有频率选择功能的电路,它能使有用的频率信号通过抑制或衰减,将不需要传送频率范围内的信号滤去。

-有源低通滤波器设计

-有源低通滤波器设计

信息系统综合设计报告书课题名称 有源低通滤波器设计姓 名 李实权学 号 20096464 院、系、部 电气工程系 专 业 电子信息工程指导教师刘鑫淼2013年 1 月6日※※※※※※※※※ ※※※※※※※※※※※※※※※2009级信息系统综合设计有源低通滤波器设计20096464 李实权一、设计目的1、学习RC有源低通滤波器的设计方法;2、由滤波器设计指标计算电路元件参数;3、设计二阶RC有源低通滤波器;4、掌握有源低通滤波器的测试方法;5、测量有源滤波器的幅频特性。

二、设计要求1、设计二阶RC低通滤波电路,计算电路元件参数,拟定测试方案和步骤;2、在Multisim中仿真电路,测量并调整静态工作点;3、测量技术指标参数;4、测量有源滤波器的幅频特性。

三、系统原理低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。

理想滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移,而在阻带内其幅值应为零。

有源滤波器是指由放大电路及RC网络构成的滤波器电路,它实际上是一种具有特定频率响应的放大器。

滤波器的阶数越高,幅频特性衰减的速率越快,但RC网络节数越多,元件参数计算越繁琐,电路的调试越困难。

根据指标,本次设计选用二阶有源低通滤波器。

3.1 原理图设计低通滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号。

如图3.1(a)所示,为典型的二阶有源低通滤波器。

它由两级RC滤波环节与同相比例运算电路组成,其中第一级电容C接至输出端,引入适量的正反馈,以改善幅频特性。

图3.1(b)为二阶低通滤波器幅频特性曲线。

图3.1二阶低通滤波器二阶低通滤波器的通带电压放大倍数11R R A f up +=;截止频率RC f π21=,它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率;品质因数Q=1/(3-up A ),其大小影响低通滤波器在截止频率处幅频特性的形状。

3.2系统结构框图及各子框图的作用图3.2 RC 有源滤波总框图RC 网络的作用:在电路中RC 网络起着滤波的作用,滤掉不需要的信号,这样在对波形的选取上起着至关重要的作用,通常主要由电阻和电容组成。

整理有源低通滤波器的设计

整理有源低通滤波器的设计

目录一、绪论 (3)1、需求分析 (3)2、滤波器的功能及分类 (3)3、滤波器的用途 (3)二、设计内容及要求 (4)三、有源低通滤波器原理分析 (4)1、频域分析法 (4)2、参数选择 (5)3、实验原理图 (6)四、实验数据表格及幅频特性曲线 (7)1、实验数据表格 (7)2、幅频特性曲线 (7)五、实验结果及误差分析 (8)六、结束语 (8)七、引用文献 (8)精品文档一、绪论1 .需求分析:测量和分析工程信号时,往往只需对特定频率或者特定频率范围的信号进行测量和分析,但在实际工程信号中,往往包含各种各样的干扰信号或者说是人们不感兴趣的信号。

为了消除这些信号所产生的不良影响,人们最先想到的就是利用一个理想的低通滤波器,将这些干扰信号全部剔除。

但理想低通滤波器仅在理论上存在,实际设计和应用的低通滤波器只能尽可能地逼近理想的低通滤波器。

2 .滤波器功能及其分类:2.1滤波器的功能:对频率进行选择,过滤掉噪声和干扰信号,保留下有用信号。

有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。

2.2滤波器的分类:低通滤波器(LPF)高通滤波器(HPF)带通滤波器(BPF)带阻滤波器(BEF)3、滤波器的用途:滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分,例如,有一个较低频率的信号,其中包含一些较高频率成分的干扰,可以让该信号通过低通滤波器滤除其中的高频成分。

精品文档二、设计内容及要求设计二阶有源低通滤波器,要求截止频率f H = 1500Hz ;带通内电压放大倍 数Aup 二2,品质因数Q =10。

三、有源低通滤波器原理分析1、频域分析如下图1所示,此电路的传递函数为匚(s) (X + sC + 0 + —R 1 R 12 A 1—— upR R C C------------------------ 1~2~1-2------------------------A — up R R 1―2)sC + [― + sC (1 - A ) + 0]2 R 2s 2 + -1 ---------------------------C1不妨令R = R = R 可得1勺 R 2C 1c 2 A—1— up R 2 C C------------------- 1—23 - AS 2 H ------- up s + RC 11R 2 C 1c 2可知 精品文档精品文档乙(s )=upA = 1 + 2up R 013 = ------R-C C1 1 2RCQ =------- 33 - Aup2、参数选择按课题要求:Aup二 23。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

课程设计(论文)说明书题目:有源低通滤波器院(系):信息与通信学院专业:通信工程学生姓名:学号:指导教师:职称:2010年 12 月 19 日摘要低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。

理想滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移,而在阻带内其幅值应为零。

有源滤波器是指由放大电路及RC网络构成的滤波器电路,它实际上是一种具有特定频率响应的放大器。

滤波器的阶数越高,幅频特性衰减的速率越快,但RC网络节数越多,元件参数计算越繁琐,电路的调试越困难。

根据指标,本次设计选用二阶有源低通滤波器。

关键词:低通滤波器;集成运放UA741;RC网络AbstractLow-pass filter is a component which can only pass the low frequency signal and attenuation or inhibit the high frequency signal . Ideal frequency response of the filter circuit in the pass band should have a certain amplitude and linear phase shift, and amplitude of the resistance band to be zero. Active filter is composed of the RC network and the amplifier, it actually has a specific frequency response of the amplifier. Higher the order of the filter, the rate of amplitude-frequency characteristic decay faster, but more the number of RC network section, the more complicated calculation of device parameters, circuit debugging more difficult. According to indicators ,second-order active low-pass filter is used in this design .Key words:Low-pass filter;Integrated operational amplifier UA741;RC network,目录引言 (3)1 电路原理及设计方案 (3)1.1 滤波器的介绍 (3)1.2 有源滤波器的设计 (3)1.3 设计方案 (5)2 芯片介绍 (6)2.1 运放UA741 (6)3 multisim7辅助仿真及修正 (7)4 制板及调试 (8)4.1 DXP注意事项 (8)4.2 制作pcb板的流程 (8)4.3 注意事项 (8)4.4 调试 (8)4.5 测试结果和幅频图分析 (9)课设总结 (10)谢辞 (12)参考文献 (13)附录 (14)引言课程设计是理论联系实际的重要实践教学环节,是对学生进行的一次综合性专业设计训练。

本次课程设计主要注重的是电子电路的设计、仿真、安装、调试、印制电路板等综合于一体的一门课程,意在培养学生正确的设计思想方法以及思路,理论联系实际的工作作风,严肃认真、实事求是的科学态度,培养学生综合运用所学知识与生产实践经验,分析和解决工程技术问题的能力。

作为一名大学生不仅需要扎实的理论知识,还需要过硬的动手能力,所以认真做好课程设计,对提高我们的动手能力有很大的帮助做到。

本次课设介于采用butterworth快速设计,采用查表法结合仿真,做板联合实际调节。

1 电路原理及设计方案1.1滤波器的介绍滤波器是一种能使有用信号通过,滤除信号中的无用频率,即抑制无用信号的电子装置。

有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。

低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。

理想滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移,而在阻带内其幅值应为零。

但实际滤波器不能达到理想要求。

为了寻找最佳的近似理想特性,本文主要着眼于幅频响应,而不考虑相频响应。

一般来说,滤波器的幅频特性越好,其相频特性越差,反之亦然。

滤波器的阶数越高,幅频特性衰减的速率越快,但RC网络节数越多,元件参数计算越繁琐,电路的调试越困难。

任何高阶滤波器都可由一阶和二阶滤波器级联而成。

对于n为偶数的高阶滤波器,可以由n/2节二阶滤波器级联而成;而n为奇数的高阶滤波器可以由(n-1)/2节二阶滤波器和一节一阶滤波器级联而成,因此一阶滤波器和二阶滤波器是高阶滤波器的基础。

1.2 有源滤波器的设计有源滤波器的设计,就是根据所给定的指标要求,确定滤波器的阶数n,选择具体的电路形式,算出电路中各元件的具体数值,安装电路和调试,使设计的滤波器满足指标要求,具体步骤如下:(1)根据阻带衰减速率要求,确定滤波器的阶数n。

(2)选择具体的电路形式。

(3)根据电路的传递函数和归一化滤波器传递函数的分母多项式,建立起系数的方程组。

(4)解方程组求出电路中元件的具体数值。

(5)安装电路并进行调试,使电路的性能满足指标要求。

根据设计要求,我选择巴特沃斯滤波器。

巴特沃斯滤波器的幅频响应在通带中具有最平幅度特性,但是通带到阻带衰减较慢。

选择二阶有源低通滤波器电路,即n=2。

有源2阶低通滤波器电路如图1.1所示,压控电压源二阶滤波器电路的特点是:运算放大器为同相接法,滤波器的输入阻抗很高,输出的阻抗很低,滤波器相当于一个电压源,其优点是电路性能稳定,增益容易调整。

图1.1 有源低通滤波器电路图在集成运放输出到集成运放同相输入之间引入一个负反馈,在不同的频段,反馈的极性不相同,当信号频率f >>fc 时(fc 为截止频率),电路的每级RC 电路的相移趋于-90º,两级RC 电路的移相到-180º,电路的输出电压与输入电压的相位相反,故此时通过电容C 引到集成运放同相端的反馈是负反馈,反馈信号将起着削弱输入信号的作用,使电压放大倍数减小,所以该反馈将使二阶有源低通滤波器的幅频特性高频端迅速衰减,只允许低频端信号通过。

巴特沃斯低通滤波器的幅频特性为: n c uo u A j A 21)(⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ωωω , n=1,2,3,. . . n c uo u A j A 211)(⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ωωωButterworth 的二阶归一化传递函数为:H (s )=1/(s*s+1.414*s+1);它的化归一化传递函数可以表示成两个多项式的比: 222)(c cc uo u s Q s A s A ωωω++=A(s) (2–1) 其中A uo 为通带内的电压放大倍数,ωC 为截止角频率,Q 为品质因子。

从(1)式中可知,当ω=0时,(1)式有最大值1;ω=ωC 时,(1)式等于0.707,即A u 衰减了3dB ; c c f C C R R πω212121==; (2–2)Av=1+R4/R3; (2–3)1.3 设计方案取Av=1,根据公式(2–3),选择R3≈∞,R4≈0;为了得到相对应的电阻值,需要算出K 值,用K 值乘以相应的R ′得到R ;而K=100/(fc*C) (2–4)注释:C 以uf 作为单位,fc 以hz 为单位。

K 值不能太大,否则会使电阻的取值较大,从而使引入的误差增加,通常选择1《 K 《10.本次课程设计我们取K=1,由公式(2–4)及表1中Av=1得fc=3000hz ,C ≈33.33nF ,C1≈11nF 。

取标准值为C=33nF ,C1=11nF ;R1=1.422*1=1.422取R1为1.4K ,R2=5.399*1=5.399取R1为5.4k ,R3=0,R4≈∞; 验证:由c c f C C R R πω212121==,代入数据,R1=1.422k,R2=5.399k ,C=33.33nF ,C1=11nF ,算出fc=3001.6Hz ,符合要求。

代入设计值得到的简化电路图1.2图1.22 芯片介绍2.1 UA741集成运放图2.1 UA741管脚图UA741管脚图为图2.1。

UA741芯片是高增益运算放大器,常用于军事,工业和商业应用.这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作。

第2管脚是负输入端;第3管脚是同相端输入端;第4和第7管脚分别为负直流源和正直流源输入端;第6管脚为输出端;第8管脚是悬空端;第1管脚和第5管脚是为提高运算精度。

在运算前,应首先对直流输出电位进行调零,即保证输入为零时,输出也为零。

当运放有外接调零端子时,可按组件要求接入调零电位器,调零时,将输入端接地,调零端接入电位器,用直流电压表测量输出电压Uo,细心调节调零电位器,使Uo为零(即失调电压为零)。

如果一个运放如不能调零,大致有如下原因:(1)组件正常,接线有错误。

(2)组件正常,但负反馈不够强,为此可将其短路,观察是否能调零。

(3)组件正常,但由于它所允许的共模输入电压太低,可能出现自锁现象,因而不能调零。

为此可将电源断开后,再重新接通,如能恢复正常,则属于这种情况。

(4)组件正常,但电路有自激现象,应进行消振。

(5)组件内部损坏,应更换好的集成块。

3multisim辅助设计及修正由于元器店没有11nf的电容卖,所以用10nf的代替,相应的电阻也改变通过multisim仿真软件对上述电路进一步修正,修正的结果为图3.1:图3.1 multisim仿真电路图其频域仿真结果为图3.2:图3.2 multisim仿真得到的频域图上图所示,仿真出来的效果达到设计要求。

4 制板及调试4.1 DXP注意事项电路绘制的时候主要是注意各个元器件的封装和实际买回来的元器件的管脚大小及距离相对应,并有选择地采用排针作为信号的输入以及输出和直流电源的输入。

元器件采用手动布局。

布线采用手动布局,布线时需要设计好参数。

一般线条大小为1mm,,过孔为1mm,焊盘为1.8mm。

电路板的长宽为:32mm×42mm。

实际板子大小为:40mm×62mm 绘制好的pcb的sch电路图看附录。

Pcb板请看附录图2.4.2 制作pcb板的流程设计好原理图sch→→改变封装→→绘制pcb板→→布局布线→→打印pcb图纸→→印制铜板→→腐蚀铜板→→钻孔→→焊接元器件→→测板→→修改电路→→测试(直到符合设计要求)。

4.3 注意事项(1)电阻的标称值应尽可能接近设计值,这可以适当选用几个电阻串并联;尽可能采用金属膜电阻电容及容差小于10%的电容,影响滤波器性能的主要因素是△R/R、△C/C及运放的功能。

相关文档
最新文档