二阶低通有源滤波器设计

二阶有源低通滤波电路的设计与分析

二阶有源低通滤波电路的设计与分析有源滤波电路是一种灵活、可靠和性能卓越的滤波器，广泛用于通信、控制和测量等领域。

本文介绍了实现二阶有源低通滤波器的基本原理，并通过计算机仿真分析了设计过程中遇到的一些问题。

一、二阶有源低通滤波器原理有源低通滤波器是一种混合型滤波器，它具有电容和电感耦合之间的耦合，从而实现了低通特性。

其基本原理是，将输入信号分别经过两个放大器，然后将放大器的输出信号反馈到电容的两个端，进而形成一个闭环系统，以构成一个连续反馈低通滤波器，达到滤波的目的。

二、有源低通滤波器的设计有源低通滤波器的设计有三个要考虑的重要参数，包括滤波器的频率特性，输入阻抗和输出阻抗。

1.滤波器频率特性：有源低通滤波器的基本频率特性可以使用Bessel函数表示。

它的特性截止频率可以用“截止频率Hz”表示。

同时，有源低通滤波器也具有频带宽和延迟特性，可以用“频带宽Hz”和“延迟时间ms”来表示。

2.输入阻抗：有源低通滤波器的输入阻抗为电子放大器的输入阻抗，由电子放大器的输入元件的参数决定，一般是50欧姆或大于50欧姆的阻抗。

3.输出阻抗：有源低通滤波器的输出阻抗取决于电子放大器的输出元件的参数，输出阻抗一般为几千欧姆以上。

三、计算机仿真分析由于有源低通滤波器的设计过程非常复杂，需要考虑很多参数，因此通常采用计算机仿真技术进行分析研究，以便验证设计方案的正确性。

在计算机仿真的分析过程中，首先要确定滤波器的输入信号的频率、幅度和相位，并计算出滤波器的输出信号特性，如频率、幅度和相位等，然后将实验结果与理论预测结果进行对比，以验证滤波器的设计方案是否正确。

四、结论有源低通滤波器是一种灵活、可靠和性能卓越的滤波器，它具有良好的性能特性，广泛应用于通信、控制和测量等领域。

其设计方案中，需要考虑多个参数，使用计算机仿真技术可以有效验证设计的正确性，也可以大大提高滤波器的性能。

电子信息工程技术《二阶低通有源滤波器》

简单二阶低通有源滤波器
为了使输出电压在高频段以更快的速率下降，以改善滤波效果，再加一节RC低通滤波环节，称为二阶有源滤波电路。

它比一阶低通滤波器的滤波效果更好。

二阶LPF的电路图如图6所示，幅频特性曲线如图7所示。

图6 二阶低通电路(LPF) 图7 二阶低通电路幅频特性曲线
（1）通带增益
当f = 0时，各电容器可视为开路，通带内的增益为
（2）二阶低通有源滤波器传递函数
根据图8-2.06可以写出
通常有，联立求解以上三式，可得滤波器的传递函数
(3)通带截止频率
将s换成jω，令ω0＝2πf0=1/(RC)可得
当f=fp 时，上式分母的模
解得截止频率：
与理想的二阶波特图相比，在超过f0以后，幅频特性以-40 dB/dec的速率下降，比一阶的下降快。

但在通带截止频率fp→f0之间幅频特性下降的还不够快。

简单二阶有源低通滤波器电路及幅频特性

简单二阶有源低通滤波器电路及幅频特性为了使输出电压在高频段以更快的速率下降，以改善滤波效果，再加一节RCo(1)通带增益当f=0时，各电容器可视为开路，通带内的增益为低通滤波环节，称为二阶有源滤波电路。

它比一阶低通滤波器的滤波效果更好二阶LPF的电路图如图6所示，幅频特性曲线如图7所示。

1-(2)二阶低通有源滤波器传递函数根据图8-2.06可以写出丄“盘斗丄〕俯二一礎通常有，联立求解以上三式，可得滤波器的传递函数臥)—九…(3)通带截止频率将s 换成j 3,令3 0 = 2n f o=1/(RC)可得当f=fp时，上式分母的模="丿厶I VoZ与理想的二阶波特图相比，在超过fO以后，幅频特性以-40 dB/dec的速率下降，比一阶的下降快。

但在通带截止频率fp -fO之间幅频特性下降的还不够快。

摘要设计一种压控电压源型二阶有源低通滤波电路，并利用MultisimIO仿真软件对电路的频率特性、特征参量等进行了仿真分析，仿真结果与理论设计一致，为有源滤波器的电路设计提供了EDA手段和依据。

关键词二阶有源低通滤波器；电路设计自动化；仿真分析；MultisimIO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。

从滤波器阶数可分为一阶和高阶，阶数越高，幅频特性越陡峭。

高阶滤波器通常可由一阶和二阶滤波器级联而成。

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。

二阶有源低通滤波器的设计

课程设计说明书课程设计名称：低频电子课程设计课程设计题目：二阶有源低通滤波器的设计学院名称：信息工程学院专业：电子信息工程学院班级：090111 学号：09041132 姓名：评分：教师：201 1 年 3 月 4 日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。

从滤波器阶数可分为一阶和高阶，阶数越高，幅频特性越陡峭。

高阶滤波器通常可由一阶和二阶滤波器级联而成。

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和无限增益二阶低通滤波器是有源滤波电路的重要一种，适合作为多级放大器的级联。

分别用分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路，并利用Multisim10仿真软件对电路的频率特性、特征参量等进行了仿真分析，仿真结果与理论设计一致参量等进行了仿真分析，仿真结果要与理论设计一致，为设计成功提供依据。

关键词二阶有源低通滤波器；压控；无限增益；仿真分析；《模拟电路》课程设计任务书20 10 －20 11 学年第2 学期第1 周－2 周题目二阶带通滤波器的设计内容及要求1、分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路；2、中心频率f O=2KHz；2、增益A V＝2；4、品质因数Q＝0.707进度安排1. 布置任务、查阅资料、选择方案，领仪器设备： 1天；2. 领元器件、制作、焊接：1天3．调试： 1天4. 验收：0.5天学生姓名：张超指导时间2011年2月21日～2011年3月4日指导地点：E 楼607 室任务完成2011 年3 月 4 日任务下达20 11 年 2 月21日考核方式 1.评阅□√ 2.答辩□ 3.实际操作□√ 4.其它□指导教师李翔文万在红系（部）主任陈琼目录第一章设计任务与要求 (5)第二章方案设计与选择 (6)2.1方案一：一阶有源低通滤波器电路 (6)2.2方案二：压控电压源二阶低通滤波电路 (6)2.3方案三：三阶压控电压源低通滤波器 (7)2.4方案四：无限增益多路反馈低通滤波电路 (8)第三章单元电路设计与参数计算.. 103.1 功能电路部分电路设计以及参数计算: (10)3.11压控电压源二阶低通滤波电路 (10)3.12无限增益多路负反馈二阶低通滤波器 (11)第四章安装与调试 (12)4.1 安装 (12)4.2 调试步骤 (12)4.21压控电压源二阶低通滤波电路 (12)4.22无限增益多路负反馈二阶低通滤波器 (13)第五章性能测试与分析 (16)5.1．二阶低通滤波电路的测试及分析： (16)5.11仿真测试的数据 (16)5.3．误差分析： (17)第六章结论与心得 (18)参考文献 (19)附录一芯片管脚 (20)附录二原件清单 (21)附录三总原理电路图 (22)1压控电压源二阶低通滤波电路 (22)2限增益多路负反馈二阶低通滤波器 (22)附录四作品实物图 (23)第一章设计任务与要求1分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路；2中心频率f O=2Hz；3增益A V＝ 24品质因数Q＝0.707第二章方案设计与选择由设计任务与要求可知，本实验设计功能电路部分要求分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计，所以在焊接电路板时，要将两种设计方法的电路板都焊接出来，且其参数设计要符合：截至f=2000Hz，增益Av= 2和品质因c数Q三个条件。

(二阶有源低通滤波器)

3、单元电路设计并进行分析；
4、实物制作；
5、系统调试（使用的仪器、测试数据表）；
6、撰写设计报告。
拟
达
到
的
要
求
或
技
术
指
标
1、基本要求与指标
1、电路截止频率100HZ；
2、通带内增益2~3倍；
二、扩展要求与指标
1、幅频特性、相频特性曲线尽可能接近理想化；
2、能采用另一种方案设计RC有源低通滤波器。
进
《模拟电子技术》课程设计任务书
学院：电气与信息工程学院
适应专业：自动化、电Байду номын сангаас工程及其自动化、通信工程、电子信息工程
指导教师
学生姓名
课题名称
二阶有源低通滤波电路
内
容
及
任
务
一、设计任务
设计一种二阶RC有源低通滤波器电路,截止频率100HZ，通带内增益2~3倍。
二、设计内容
1、电路设计方案比较；
2、电路参数分析计算和选择；
度
安
排
起止日期
工作内容
学生填写
学生填写
主
要
参
考
资
料
指导
教师
意见
教师最后签署同意
签名：
年月日
教研室
意见
教研室主任最后签署意见
签名：
年月日

二阶有源低通滤波器中rc参数

二阶有源低通滤波器中r c参数一、引言低通滤波器在信号处理中起着非常重要的作用。

而二阶有源低通滤波器是一种常见且常用的滤波器。

在设计和分析二阶有源低通滤波器时，R C（R es is to r-Ca pa c it or，电阻-电容）参数是需要重点关注和调整的。

本文将围绕二阶有源低通滤波器的RC参数展开讨论和介绍。

二、二阶有源低通滤波器概述二阶有源低通滤波器是一种能够提供二阶滤波效果的电路，它能够将输入信号中高于截止频率的部分滤除，只保留低频部分。

该滤波器一般由放大器及RC组成，其中RC参数对于滤波器的性能影响较大。

三、R C参数的定义与意义在二阶有源低通滤波器中，R C参数分别代表电阻和电容的取值。

这两个参数决定了滤波器的截止频率、滤波器的斜率以及对输入信号的幅频特性进行调整。

具体来说，R C参数的取值将直接影响滤波器的频率响应和幅度衰减。

四、确定R C参数的方法1.确定截止频率：首先需要根据系统的要求以及信号特性来确定所需的截止频率。

2.选择合适的电容值：在给定截止频率情况下，可以选择合适的电容值来满足要求。

一般来说，较大的电容值会使得截止频率较低。

3.选择合适的电阻值：在电容值确定的情况下，可以根据需要选择合适的电阻，以达到所需的滤波效果。

五、R C参数的优化与调整在设计二阶有源低通滤波器时，可能需要根据具体要求对R C参数进行优化与调整。

以下是一些常见的优化与调整方法：1.改变电容值：通过改变电容值来调整滤波器的截止频率或幅频特性。

2.改变电阻值：通过改变电阻值来调整滤波器的斜率或幅频特性。

3.考虑负载影响：在设置R C参数时，需要考虑输入和输出的负载情况，以确保滤波器的性能能够满足实际需求。

六、R C参数的应用案例以下是一个例子，展示了如何根据具体需求确定R C参数的过程。

假设我们要设计一个二阶有源低通滤波器，要求截止频率为10k Hz，可以按照以下步骤进行设计：1.确定截止频率：截止频率为10k Hz。

课程设计--二阶低通滤波器设计

课程设计--二阶低通滤波器设计1. 理论基础二阶低通滤波器（second-order low-pass filter）属于电子滤波器的一种。

在电子信号处理中，低通滤波器（low-pass filter）是指可以滤掉高频部分，只保留信号中低频部分的滤波器。

二阶低通滤波器可以更加有效的滤掉高频部分，有更好的频率响应特性。

2. 实验目的设计一个二阶低通滤波器，学习和掌握滤波器的设计方法和理论基础。

3. 实验器材- 电阻器- 电容器- 运放（OPAMP）4. 实验步骤步骤1：选择设定滤波器的截止频率fc，以及质量因数Q值。

其实这两个参数是相互影响的，如果截止频率增大，Q值也需要增大；如果Q值增大，则截止频率也需要增大。

具体选择需要根据实际需求和设计条件来确定。

步骤2：根据所选择参数，计算出滤波器的电路参数，包括电容器和电阻器的阻值和电容值。

步骤3：按照电路图进行电路连接和布线。

步骤4：进行实验测试。

可以使用信号发生器输入测试信号，观察输出信号波形和频率响应特性。

5. 实验结果根据实际需要和设计条件，选择合适的截止频率和Q值，设计出二阶低通滤波器电路，进行实验测试。

观察输出信号波形和频率响应特性。

6. 实验注意事项- 实验时需要注意硬件电路的连接问题；- 工作电压选择和滤波器电路的工作范围匹配；- 实验测试时需要合理地选择信号频率和振幅，避免过高的信号幅值造成硬件模块损坏，或者信号失真等问题。

7. 实验拓展- 可以进行滤波器级数的增加，设计更高阶的滤波器电路；- 可以修改电路参数和工作电压，观察滤波器的频率响应曲线变化；- 可以将低通滤波器改成高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等，进行不同类型滤波器的设计。

二阶有源低通滤波器参数计算

二阶有源低通滤波器参数计算二阶有源低通滤波器是一种常用的电子滤波器，它可以对输入信号进行滤波，将高频信号抑制，只保留低频信号。

本文将介绍二阶有源低通滤波器的参数计算方法。

我们需要确定二阶有源低通滤波器的截止频率和品质因数。

截止频率是指在该频率以下，滤波器的增益开始下降。

品质因数则表征了滤波器的衰减速度和频率响应的尖锐程度。

截止频率的计算方法如下：1. 首先，确定所需的截止频率（以赫兹为单位），记为f_cutoff。

2. 根据所给的电阻和电容数值，计算截止频率f_cutoff对应的角频率ω_cutoff，公式为：ω_cutoff = 1 / (R1 * C1)。

3. 将角频率转换为赫兹，公式为：f_cutoff = ω_cutoff / (2 * π)。

品质因数的计算方法如下：1. 首先，确定所需的品质因数，记为Q。

2. 根据所给的电阻和电容数值，计算品质因数Q对应的角频率带宽BW，公式为：BW = 1 / (R2 * C2)。

3. 计算品质因数Q，公式为：Q = ω_cutoff / BW。

在确定了截止频率和品质因数之后，我们还需要计算滤波器的放大倍数。

放大倍数决定了滤波器在截止频率附近的增益衰减情况。

放大倍数的计算方法如下：1. 首先，确定所需的放大倍数，记为A。

2. 根据所给的电阻和电容数值，计算放大倍数A对应的增益K，公式为：K = 1 + (R2 / R1)。

3. 计算放大倍数A，公式为：A = K * (1 + (R3 / R4))。

我们还需要计算滤波器的输入和输出阻抗。

输入阻抗决定了滤波器对输入信号的影响程度，输出阻抗则决定了滤波器输出信号的稳定性。

输入阻抗的计算方法如下：1. 首先，确定所给的电阻和电容数值，计算输入阻抗Z_in，公式为：Z_in = R1。

输出阻抗的计算方法如下：1. 首先，确定所给的电阻和电容数值，计算输出阻抗Z_out，公式为：Z_out = R2。

总结起来，二阶有源低通滤波器的参数计算包括截止频率、品质因数、放大倍数、输入阻抗和输出阻抗的计算。

二阶低通滤波器课程设计报告书

学号 08700109模拟电子技术基础设计说明书二阶低通滤波器起止日期： 2010年12月24日至 2010年12月31日学生班级成绩指导教师(签字)电子与信息工程系2011年 1 月 2日目录第一章电路设计 (1)1.1 集成运算放大器 (1)1.2 二阶低通电路 (2)1.3 课设电路及计算 (3)第二章所用元器件 (4)2.1 电阻 (4)2.2 电容 (4)2.3 集成运算放大器LM741 (4)第三章仿真情况 (5)第四章课设总结 (7)4.1 心得体会 (7)4.2 个人答辩问题 (7)参考文献 (8)第一章电路设计1.1 集成运算放大器图1是集成运放的符号图，1、2端是信号输入端，3、4是工作电压端，5是输出端，在实际中还有调零端，频率补偿端和偏置端等辅助端。

集成运算放大器的输入级通常由差分放大电路组成，因此一般具有两个输入端以及一个输出端。

图中标有“+”号的是同相输入端，标有“—”号的是反相输入端，当信号从同相端输入时，输出信号和输入信号同相，反之则反相。

当集成运放工作在线性区时，它的输入信号电压和输出信号电压的关系是：odon p A U U U =- （1）式中od A 是运放器的放大倍数，od A 是非常大的，可达几十万倍，这是运算放大器和差分放大器的区别，而且集成运放器的两个输入端对地输入阻抗非常高，一般达几百千欧到几兆欧，因此在实际应用中，常常把集成运放器看成是一个“理想运算放大器”。

理想运算放大器的两个重要指标为：（1）差模输入阻抗为∞；（2）开环差模电压增益Aod 为∞。

根据这两项指标可知，当理想运算放大器工作在线性区时，因为其输入阻抗为∞，因此在其两个输入端均没有电流，即在图1中021==I I ，如同两点被断开一样，这种现象称为“虚断”。

又因为∞=od A ，根据输入和输出端的关系：odon p A U U U =-，所以认为运放的同相输入端与反相输入端两点的电压相等，如同将该两点短路一样。

二阶有源低通滤波器的设计

二阶有源低通滤波器的设计该电路由一个差分放大器和一个低通滤波器组成。

差分放大器用于放大输入信号，低通滤波器则用于实现滤波功能。

下面是二阶有源低通滤波器的设计步骤：1.确定滤波器的性能要求：包括截止频率、通带增益、阻带衰减等参数。

根据实际需要选择合适的数值。

2.选择运放：根据设计要求选择合适的运放，一般常用的运放有理想运放、运放OP07等。

3.计算电阻的值：通过滤波器的通带增益和截止频率来计算电阻的值。

通常情况下，第二级和第三级的电阻值要与第一级的电阻值相等。

4.计算电容的值：根据截止频率来计算电容的值。

一般来说，选择合适的电容值可以使得电路的性能更好。

可以根据实际情况来调整电容值。

5.计算放大倍数：根据通带增益来计算放大倍数。

根据放大倍数来选择合适的运放。

6.绘制电路图：根据上述计算结果和所选择的运放，绘制出滤波器的电路图。

7.进行电路模拟：使用电路模拟软件进行仿真，比较仿真结果与设计要求是否一致。

如果有误差，调整电阻或电容的数值进行优化。

8.组装电路：根据电路图，将电路进行组装。

选择合适的电阻和电容进行焊接。

9.测试电路：将输入信号接入电路，并使用示波器来测量输出信号。

检查输出信号的频率特性和增益特性是否满足设计要求。

10.进行调整：如果测试结果不满足要求，可以通过调整电阻和电容的数值来优化电路性能。

总结：二阶有源低通滤波器的设计是一个系统的工程，需要充分考虑滤波器的性能要求和电路参数的选择。

在设计过程中，可以使用电路模拟软件进行仿真，同时进行实际电路的测试，以确保滤波器的性能达到预期目标。

二阶低通有源滤波电路

二阶低通有源滤波电路二阶低通有源滤波电路是一种常见的电子电路，它能够对输入信号进行滤波，去掉高频噪声，输出较为纯净的信号。

这种电路由一个二阶低通滤波器和一个放大器组成，具有良好的滤波效果和稳定性。

电路原理图二阶低通有源滤波电路的原理图如下所示。

它由一个二阶低通滤波器和一个放大器组成。

输入信号X(t)经过二阶低通滤波器滤波后，输出信号Y(t)，然后经过放大器放大，输出最终的滤波结果。

在电路中，R1、C1和R2、C2组成了二阶低通滤波器，其中R1和R2为电阻器，C1和C2为电容器。

这些元件的组合决定了滤波器的截止频率和带宽，从而影响滤波效果。

放大器采用运算放大器，它可以提供足够的增益和输出电流，保证滤波器的稳定性和精度。

滤波器的截止频率为：f=1/(2π√(R1C1)×(R2C2))带宽为：fL=√(R1C1/R2C2)×f根据实际需要，可以选择不同的元件值来调整截止频率和带宽。

优点1. 滤波效果稳定，可以有效地去掉高频噪声，输出纯净的信号；2. 放大器可以提供足够的增益和输出电流，保证滤波器的精度和稳定性；3. 电路简单，易于实现。

缺点1. 对于不同的输入信号，需要重新调整电路参数，以获得最佳的滤波效果；2. 二阶低通滤波器的截止频率和带宽相对较低，可能无法处理高频信号。

应用领域1. 音频处理：在音频系统中，可以使用二阶低通有源滤波电路来降低高频噪声和回声的影响；2. 传感器信号处理：在传感器信号处理中，可以使用二阶低通有源滤波电路来去掉高频干扰；3. 电源滤波：在电源滤波中，可以使用二阶低通有源滤波电路来去掉高频噪声和电磁干扰。

总结二阶低通有源滤波电路是一种简单而有效的电子电路，可以用于对输入信号进行滤波和处理。

它由一个二阶低通滤波器和放大器组成，可以提供稳定的滤波效果和良好的精度。

然而，对于不同的输入信号，需要重新调整电路参数以获得最佳的滤波效果。

在音频处理、传感器信号处理和电源滤波等领域中广泛应用。

二阶低通有源滤波电路

二阶低通有源滤波电路二阶低通有源滤波电路是一种常见的电路，其主要作用是滤除高频信号，使得输出信号更加平滑。

在实际应用中，二阶低通有源滤波电路有着广泛的应用，例如在音频处理、通信系统等领域中都有着重要的作用。

二阶低通有源滤波电路由放大器、电容和电阻等组成。

其中，放大器是电路中最重要的部分，它能够对输入信号进行放大和处理。

电容则起到存储电荷和滤波的作用，电阻则是为了限制电流和阻抗匹配等。

在电路中，放大器的类型和电容的取值会对电路的性能产生影响。

二阶低通有源滤波电路的工作原理是基于滤波器的原理。

在电路中，输入信号首先通过一个电容，然后进入放大器。

放大器对信号进行放大和处理后，再通过第二个电容进行滤波。

最终，输出的信号就是经过滤波后的平滑信号。

由于二阶低通有源滤波电路具有比一阶滤波器更好的滤波效果，因此在实际应用中更加常见。

在设计二阶低通有源滤波电路时，需要注意以下几点：1. 放大器的增益和稳定性。

放大器的增益和稳定性对电路的性能有着重要的影响。

在选择放大器时，需要考虑其增益和稳定性等因素。

2. 电容的取值。

电容的取值会对电路的性能产生影响。

一般来说，电容的值越大，滤波器的截止频率就越低，滤波效果就越好。

3. 电阻的取值。

电阻的取值对电路的性能也有一定的影响。

一般来说，电阻的值越小，电路的带宽就越大，但是滤波效果会变差。

4. 滤波器的截止频率。

滤波器的截止频率是指滤波器能够滤除高频信号的最大频率。

在设计电路时，需要根据实际需求来确定滤波器的截止频率。

二阶低通有源滤波电路在实际应用中有着广泛的用途。

例如，在音频处理中，二阶低通滤波器可以用于去除高音部分的杂音，使得音质更加清晰。

在通信系统中，二阶低通滤波器可以用于滤除高频信号，提高信号的可靠性和稳定性。

二阶低通有源滤波电路是一种重要的电路，其在实际应用中有着广泛的应用。

在设计电路时，需要考虑各个因素的影响，以达到滤波效果最佳的目的。

二阶有源低通滤波器

实验十二阶有源低通滤波器的设计（考核）一考核目的：1. 利用实验仪器、实验手段测试电路参数。

2. 检验简单设计、初步调试和查错能力。

3. 检验对实验仪器和测试方法的掌握情况。

二考核内容及要求利用实验室提供的现有条件，用集成运放设计一个二阶有源低通滤波器，参考资料见《电子电路实验》书中的第3章3.6“实验6 RC有源滤波电路”，即书中的第95~99页！本实验要求设计的二阶有源低通滤波器，需满足如下指标：1. 低通滤波器的上限截止频率：f H≈3.4kH z，误差为±20%；2. 滤波器的品质因数：Q≈0.707，误差±10%；3. 通带外10 f H处，衰减不低于30dB。

考核时间为2学时，实验当堂要求；1. 选取幅度合适的正弦交流信号作为输入信号v i，测量并记录：（1）低通滤波器的上限截止频率f H；（2）通带电压增益A v0，并计算出品质因数Q；（3）当输入信号频率为10 f H时，计算此时的滤波器放大倍数，并与通带电压增益A v0进行比较计算确定衰减是否满足不低于30dB的要求；2. 撰写实验报告，实验报告具体要求见第四部分；3. 当堂提交纸版实验报告（不用再提交到网络学堂上）。

三预习要求1.通过理论计算或仿真分析，画出设计的滤波器电路图，注意电路图中需标注元器件参数。

2. 设计实验步骤和测量方法，设计实验记录表格。

四实验报告要求实验报告要求包含以下部分：1.实验前的预习：包括理论计算（或仿真结果）、实验表格等；2.实验电路图：注意电路图中需标注实验中实际用的元器件参数；3.实验数据：包括低通滤波器的上限截止频率f H、通带电压增益A v0、品质因数Q、频率为10 f H时的衰减dB数；4.实验数据误差分析等。

五注意事项1．电路中用到的电阻如果器件盒内没有现成的，可以将电阻串联或并联组合实现，也可直接采用平台上的电位器。

2. 当用示波器观察幅度小的信号时使用×1档探头，可将示波器的通道“带宽限制”打开，测量时用光标手动测量。

二阶低通滤波器的设计

二阶低通滤波器的设计设计一个二阶低通滤波器有以下几个关键步骤：1.确定滤波器的截止频率：根据实际需求，确定想要滤掉的高频信号的频率范围。

截止频率是指在该频率之上的信号将被滤掉，而在该频率之下的信号将被通过。

一般情况下，截止频率是以赫兹（Hz）为单位给出的。

2. 选择滤波器的类型：二阶低通滤波器有多种类型，如Butterworth、Chebyshev等。

每个类型在频域和时域的性能略有不同。

根据具体需求选择合适的类型。

3.确定滤波器的阶数：阶数是指滤波器中电容和电感的数量。

阶数越高，滤波器的衰减越明显。

根据需求和可行性确定阶数。

4.计算滤波器的参数：根据滤波器的截止频率和阶数，可以计算出滤波器的参数。

这些参数包括电容值、电感值等。

5.绘制滤波器的电路图：根据滤波器的参数，绘制出完整的电路图。

电路图中包含具体的元件数值和连接方式。

6.确定元器件的型号和规格：根据电路图中元件的数值，确定合适的元器件型号和规格。

这些元器件包括电容、电感和电阻等。

7. 进行电路仿真：使用电路仿真软件，如Multisim、PSPICE等，对滤波器进行仿真。

仿真可以模拟滤波器的性能，包括频率响应、幅度响应、群延迟等。

8.制作滤波器的原型：根据仿真结果，制作出滤波器的原型电路。

原型电路可以用于实际测试和调试。

9.测试滤波器的性能：使用信号发生器和示波器等测试设备，对滤波器进行性能测试。

测试内容包括截止频率、通频带衰减、阶数等。

10.优化滤波器的性能：根据测试结果，对滤波器进行优化。

优化可以包括更换元器件、调整电路参数等。

通过以上步骤，一个二阶低通滤波器的设计就完成了。

设计一个滤波器是一个复杂且具有挑战性的任务，需要充分理解滤波器的原理和数学模型，同时具备一定的电路设计和调试能力。

只有在认真、细致的设计和测试过程中，才能得到理想的滤波器性能。

二阶有源低通滤波器方案和仿真分析研究(修改)

二阶有源低通滤波器地设计与仿真分析摘要：由低阶系统构建高阶系统是信号与系统设计性实验中地重要实验，本文运用子系统函数地级联、反馈构建高阶系统地思想来设计有源二阶滤波器，然后用节点法对设计地电路来进行分析验证，并用EDA仿真软件Multisim8进行电路仿真；这种教学方法用理论结合实践，达到了巩固知识和提高动手能力地双重效果，提高了教学质量.关键词:有源滤波器；传递函数；multisim；幅频特性Design and Simulation Analysis of the two-pole Active low PassFilterAbstract: The construction of high level system by the low level system is an important experiment in signals and systems. in this paper , two-pole active filterwas designed by the subsystem’s cascade connection and feedback,then the circuitwas analyzed and verifyied by nodal method.the circuit simulation is perfomed in multisim8. This method combines theory with practice.the konwledge can be confirmed and ability can be raised in experiment.It is good for teacher to raise the teaching quality.Keywords: activefilter;transfer function;mulitisim;amplitude-frequencycharacteristic二阶有源滤波器是运放地典型应用，也是学生常做地实验之一.一般来说，学生对实验地理论推导和分析会存在一定地困难，对实验中地现象和问题也难以应付.鉴于此本文采用了一种新地思路来设计实验，整个过程中既有设计，又有验证和仿真，有效地解决了上述问题.1 一阶低通滤波器地分析1.1 一阶低通滤波器传递函数地推导搭建地一阶低通滤波器电路为图1图1 一阶系统分析我们一般采用节点法对含运放地电路来进行分析，其分析要点是在运放地输出端应假设一个节点电压，但是不必为该节点列写节点方程；在列写节点方程时，应运用-+=u u 0==-+i i 这两个已知条件.下面我们应用上述方法对该电路进行分析.对节点A 列写KCL 方程0)(2121=--+-o i U G U G U G G由0==+-U U 可得STH S C R R R SC R R R R SC R R G G U U S H i o +=+-=+-=-=-==11)1(1)1(1//1)(012121212212121 其中 120R R H -=12C R T = T j H S H j S ϖϖ+==1)(0 可得系统地特征频点为Tf c π21=,c f 为滤波器地3分贝截止频率. 1.2一阶系统地幅频频响测试我们用Multisim 来绘制一阶系统地幅频特性曲线，在Multisim 8中搭建与图一相同地电路，并调用Bode plotter 仿真电路地通频带，推荐电路地参数如下：K R R 1021==，F C μ101=.结果如图2图2 Multisim 8地一阶系统通频带仿真结果由理论计算可得系统地特征频点为HZ T f c 915.151********4=⨯⨯==-ππ，和图3通频带仿真结果地特征频点相比较是一致地，从而验证了我们地分析和仿真是正确地.2 二阶低通滤波器地设计与分析2.1二阶低通滤波器地设计一个二阶滤波器可以看做是两个一阶滤波器子系统级联而成，本着这样地思想，我们来设计有源二阶低通滤波器.在上面我们已经探讨了一阶低通滤波器单元，并推导出了其传递函数.考虑到我们设计地系统应该能够通过改变元器件地参数而改变自身地性能，所以我们把该单元中地电阻1R 用可变电阻x R 来代替，通过调节x R 来逼近我们所需地设计指标.对于级联地另外一个一阶系统，考虑到设计中要尽量降低成本，精简原件，所以我们把电阻去掉，它一个典型地积分电路，也是一个一阶系统，既能达到设计目地，并且大大简化了电路.它们级联以后组成地电路如图3所示图3 由两个一阶系统地级联而构成地二阶系统对于左边一阶系统地传递函数我们已经分析过，可以很快地写出来为SC R R R H x 111111)(+-=ϖ.对于右边地一阶系统，其为一个典型地积分电路，输出和输入地关系为：dt v C R v i o ⎰-=221，对其进行拉普拉斯变换可得其传递函数2221)()()(C SR s v s v H i o -==ϖ.那么它们级联之后地传递函数)()()()(22212112221212121C R C C R SR S R R C SR C C R R S R R H H S G X x +=+==ϖϖ对于任何一个能够正常工作地系统，必须首先是稳定地，但是我们设计地二阶系统有一点极点位于原点，显然不稳定，为此我们引入一个反馈校正系统，把极点配置在我们希望地位置上.引入地反馈单元为一个反相数乘器，反馈系数34R R v v K o i -==.但如果直接把反馈单元和前向通路左端运放地反相端相连，反馈单元不起作用，因此我们在反馈单元地输出端需加一个电阻R ,作用是把反馈单元引入前向通路.为了便于调节，我们也把它设为x R .这样引入反馈后我们设计地电路如图4所示，图4二阶系统分析在自动控制原理地学习中我们知道，恰当地改变综合点或分支点地位置，可以消除回路之间地交错关系，为此我们把此系统进行等效变换.对于综合点地前移，有如下地等效变换.图5 合点前移地等效变换因此我们把综合点A 前移后，可画出该系统地动态结构图如下：可解得该系统地传递函数为)(1)()(S KG S G S H -=22212121222121211C SR C C R R S R R C SR C C R R S R R X X+++= 34122111122211111111R R R R C R C R S C R S C R C R R R x x ++=342112211R R T T K S T S T T K ++=xR R K 1=111C R T =222C R T = )(S H 地极点041214421322421211132221214121322112,1<-±-=-±-=XX X R R C R R C R C R R R C R C R R C R R R C R C R P ,均在左半开平面，因此该系统始终是稳定地.通过加入反馈校正单元，我们保证了我们设计地系统是稳定地.2.2用节点法来验证理论分析为了验证我们地设计思路是否正确，我们再采用节点分析法对设计地电路进行分析.我们设计地电路共8个结点，由0==-+u u 知，有4个零点均为零点，其实只有三个独立方程.因为i u 为已知，可不列方程.下面列出三个独立地方程求出其传递函数.节点A ：0)1(11)11(1111=+---+++-B F x i x x x U SC R U R U R U R SC R R 化简为0)1(1111=+++B F x i x U SC R U R U R (1) 节点C ：0122=+D B U SC U R (2) 节点E ：01134=+D F U R U R (3)由（3）得D F U R R U 34-=(4) 由（2）得D B SU C R U 22-=(5)将（4）（5）带入（1）得01)1(1342211=-+-D x D i x U R R R U C SR SC R U R []D x i x U R R R C SR SC R U R 3422111)1(1++= 3422111)1(1)(R R R S C R SC R R S H U U x xi D ++== 34122221211R R R R S C R S C C R R R R x x++=34122111122211111111R R R R C R C R S C R S C R C R R R x x ++=由结果可知，我们用节点法分析得到地传递函数和采用级联反馈地方法分析得到地系统传递函数完全一样，这就从另外一个角度再一次印证了我们地分析是正确地.2.3二阶系统地幅频频响测试把我们理论推导地二阶系统传递函数与标准地二阶系统比较：n n n S S S H 2222)(ωξωω++= 则有：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==K T T T T K n 12214ξω（令43R R =）其中n ω为无阻尼自然频率，ξ为二阶系统地阻尼系数.电路地阻尼系数是一个重要地参数，传递函数两个极点均有阻尼系数ξ所表征，它对系统在整个频域内能否稳定工作起着决定性得作用.阻尼系数ξ越小，在s 平面内越靠近虚轴，系统越不稳定.因此我们得任务是既要使阻尼系数取得0.707地最佳值，又要使阻容参数选择和调试方便.在搭建时要进行元件地参数地合理设计，实验中改变其参数，或者根据其传递函数，设计出其它地二阶网络系统.我们假设K R R R R 104321====，f C C 0.121==,则s T T 01.021==.由分析可知，要使707.022==ξ，则必须使21=k ，也即必须使K R x 20=，这时s r a d n /7.70=ω.按照上述参数,我们在Multisim 8中调用Bode plotter 仿真电路地通频带，仿真出来得二阶电路系统地通频带如图5所示.图5 Multisim 8地二阶系统通频带仿真结果在实际工程设计中，我们可以如下步骤确定滤波电路地参数设计：首先根据要求确定滤波器地截止频率，然后选定电容C(21C C =)，假设21R R =，要使707.022==ξ，则必须使21=k ，也即12R R x =,再根据21T T k n =ω这个表达式即可以算出所有电阻R 地值.在实验过程中我们可根据要求地性能指标结合仿真出来地结果对各原件参数进行调整，以最佳地逼近指标要求.3 结语本文以设计RC 有源低通滤波器地实验为例，将理论推导、电路设计和电路仿真有效地结合起来，在实际实验过程中可以有效地为实验测量提供理论依据.如果再加上实验教学过程中地亲自动手实验，可以保证学生对所学知识活学活用，把理论和实践联系起来，达到融会贯通地效果.参考文献徐发强等. RC 二阶有源滤波器地新型实验方法[J] 现代电子技术,2008,2(265):65-68.【2】郑君里等.信号与系统【M】北京：高等教育出版社，1981.【3】姚佩阳等.自动控制原理【M】.北京：清华大学出版社，北京交通大出版社，2005.薛鹏骞等.频分复用有源滤波电路地EWB仿真设计【J】辽宁工程技术大学学报，2006，23（2）70-72.【5】张希周等.自动控制原理【M】.重庆：重庆大学出版社，2008，35-37.【6】【7】版权申明【8】本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is personalownership.sQsAE。

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）。

有源二阶低通滤波器

有源二阶低通滤波器 Prepared on 24 November 2020成绩：分电子工程系课程设计报告书课程设计名称电子技术课程设计题目有源二阶低通滤波器学生姓名高浩宝专业电子信息工程班级2007QQ日期： 2009 年 6 月日摘要: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.关键字:低通;UA741;滤波; 截止频率；Abstract:The lowpass filter one selecting circuit frequently typical, give the frequency band definitely, in theory it make signal is it decay tohave through circuit, the called outside of the bandpass other signal receive heavy decay very, very great frequency band that decays is called and hindered bringing, the bandpass and bounded frequency of hindering the area are called and closed at frequency, the basic demand of the wavefilter is: (1) Bandpass decay of signal light, hinder with interior signal heavy decay , carry out the transition to from bandpass decay brought to hinder characteristic steep to rise direct; (2)It is a constant that the characteristic in the bandpass is permanent in impedance, so that impedance is matched. This article introduced the active low pass filter,This filter mainly use in the clipped wave passing in the certainfrequencyThe main chip is UA741 transports putting。

二阶有源低通滤波器设计

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A0=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）。

其中前四种滤波器间互有联系，LPF与HPF间互为对偶关系。

当LPF的通带截止频率高于HPF的通带截止频率时，将LPF与HPF相串联，就构成了BPF，而LPF与HPF并联，就构成BEF。

在实用电子电路中，还可能同时采用几种不同型式的滤波电路。

滤波电路的主要性能指标有通带电压放大倍数AVP、通带截止频率fP及阻尼系数Q等。

工作原理：二阶有源滤波器是一种信号检测及传递系统中常用的基本电路, 也是高阶虑波器的基本组成单元。

常用二阶有源低通滤波器的电路型式有压控电压源型、无限增益多路反馈型和双二次型。

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