5.二阶无源低通滤波器
低通滤波器实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除低通滤波器实验报告篇一：绝对经典的低通滤波器设计报告经典无源低通滤波器的设计团队：梦知队团结奋进，求知创新，追求卓越，放飞梦想队员：日期：20XX.12.10目录第一章一阶无源Rc低通滤波电路的构建 (3)1.1理论分析 (3)1.2电路组成 (4)1.3一阶无源Rc低通滤波电路性能测试 (5)1.3.1正弦信号源仿真与实测 (5)1.3.2三角信号源仿真与实测 (10)1.3.3方波信号源仿真与实测 (15)第二章二阶无源Lc低通滤波电路的构建 (21)2.1理论分析 (21)2.2电路组成 (22)2.3二阶无源Lc带通滤波电路性能测试 (23)2.3.1正弦信号源仿真与实测 (23)2.3.2三角信号源仿真与实测 (28)2.3.3方波信号源仿真与实测 (33)第三章结论与误差分析 (39)3.1结论 (39)3.2误差分析 (40)第一章一阶无源Rc低通滤波电路的构建1.1理论分析滤波器是频率选择电路，只允许输入信号中的某些频率成分通过，而阻止其他频率成分到达输出端。
也就是所有的频率成分中，只是选中的部分经过滤波器到达输出端。
低通滤波器是允许输入信号中较低频率的分量通过而阻止较高频率的分量。
图1Rc低通滤波器基本原理图当输入是直流时，输出电压等于输入电压，因为xc无限大。
当输入频率增加时，xc减小，也导致Vout逐渐减小，直到xc=R。
此时的频率为滤波器的特征频率fc。
解出，得：在任何频率下，应用分压公式可得输出电压大小为：因为在＝为：时，xc=R，特征频率下的输出电压用分压公式可以表述这些计算说明当xc=R时，输出为输入的70.7%。
按照定义，此时的频率称为特征频率。
1.2电路组成图2-一阶Rc电路multisim仿真电路原理图图3-一阶Rc实物电路原理图电路参数：c=1.0μFR1=50ΩR2=50ΩR3=20ΩR4=20ΩR5=20Ω1.3一阶无源Rc滤波器电路性能测试1.3.1正弦信号仿真与实测对于一阶无源Rc滤波器电路，我们用100hz、1000hz、10000hz三种不同正弦频率信号检测，其仿真与实测电路图如下：篇二：低通滤波器的设计沈阳航空航天大学课程设计（说明书）班级/学号学生姓名指导教师沈阳航空航天大学课程名称电子技术综合课程设计院（系）专业班级学号姓名课程设计题目低通滤波器的设计课程设计时间:年月日至年月1日课程设计的内容及要求：一、设计说明设计一个低通滤波器。
滤波电路主要有以下四种基本类型
U jC Ui 1 R jC 1 Ui 1 jRC
R
R
R
f
1
+
U
o
U
i
C
传递函数
Aup Rf 1 A 1 R 1 jRC 1 1 j
(1)当ω<<ω0时，Af(ω)/Af=1, 即20lg[Af(ω)/Af]=0dB (2)当ω=ω0时，Af(ω)/Af= 1 / 2 幅值下降了3dB,ω0是电路的通 带截止角频率
Q
1 2
-40dB/十倍频
10-3 0.01 0.1
1
10
ω/ω0
(3)当ω=10ω0时， Af ( ) 1 1 Af 992 2 102 100 说明阻带区内Af(ω0)以每十倍频 40dB(100倍)的速率衰减。
简单二阶低通滤波 电路的幅频特性
由幅频特性可见ω>>ω0时衰减 的斜率为－40dB/十倍频。但在 ω0附近，其幅频特性与理想的 低通滤波特性相差较大。
0 -3dB
20 lg
Af ( ) / dB Af
-40dB/十倍 频
0.1 0.37 1
10
ω/ω0
改进
R
1
R
U
2
f
将电容C1的接 地端改接到集成 运放的输出端。
R U R
M
U
oUBiblioteka +i
C
1
C
只要参数合适
R
1
R
U
2
f
(1)该电路在f0附近形 成正反馈，不致造 成自激振荡，使f0附 近的电压放大倍数 得到提高。
二阶无源低通滤波器截止频率
二阶无源低通滤波器截止频率1. 引言在电子学中，滤波器是一种用于改变信号频率响应的电路。
滤波器可以根据信号频率的不同，选择性地通过或抑制信号的各个频段。
其中，低通滤波器是一种能够通过较低频率信号而抑制高频信号的滤波器。
本文将着重介绍二阶无源低通滤波器的截止频率。
首先，我们将简要介绍无源电路和二阶滤波器的基本原理。
然后，我们将深入探讨二阶无源低通滤波器的设计和计算方法。
最后，我们将讨论一些实际应用场景，并总结本文所述内容。
2. 无源电路和二阶滤波器基本原理2.1 无源电路无源电路是指不含有放大元件（如晶体管或运放）的电路。
它主要由被动元件（如电阻、电容、电感等）构成，并且不需要外部能量输入来实现特定功能。
2.2 二阶滤波器二阶滤波器是指具有两个极点（或零点）的滤波器。
它可以更加精确地控制信号的频率响应，并提供更高的滤波效果。
二阶滤波器通常由无源电路构成，如RC（电阻-电容）结构、RL（电阻-电感）结构或者RLC（电阻-电感-电容）结构。
3. 二阶无源低通滤波器设计和计算方法3.1 RC结构一种常见的二阶无源低通滤波器是基于RC结构的。
该结构由两个电阻和两个电容组成，其截止频率可以通过以下公式计算：f c=1 2πRC其中，f c为截止频率，R为电阻值，C为电容值。
3.2 RLC结构另一种常见的二阶无源低通滤波器是基于RLC结构的。
该结构由一个电阻、一个电感和一个电容组成，其截止频率可以通过以下公式计算：f c=12π√LC其中，f c为截止频率，L为电感值，C为电容值。
3.3 计算实例假设我们需要设计一个二阶无源低通滤波器，其截止频率为10kHz。
我们可以选择使用RC结构或RLC结构来实现。
3.3.1 RC结构计算假设我们选择使用RC结构，我们需要根据截止频率公式计算所需的电阻和电容值：f c=1 2πRC代入已知的截止频率f c=10kHz，我们可以解出其中一个未知量（电阻或电容），然后选择合适的值作为设计参数。
低通滤波器设计
4
自动化学院
NUST
2、二阶低通滤波器
滤波器阶数不同对性能有着影响， 滤波器阶数不同对性能有着影响，下图为二阶 有限增益的低通滤波器的原理图 的低通滤波器的原理图。 有限增益的低通滤波器的原理图。 一般的，电路中通常取： 一般的，电路中通常取：
10
自动化学院
NUST
将一阶滤波器和二阶滤波器级联后可得到奇阶 的伯特瓦兹低通滤波器， 的伯特瓦兹低通滤波器，将二阶滤波器级联后可得 到偶阶的伯特瓦兹低通滤波器。 到偶阶的伯特瓦兹低通滤波器。 设计截止频率为1KHz的 例：设计截止频率为1KHz的4阶伯特瓦兹低通滤 波器
11
自动化学院
NUST
参数的选取
传递函数为： 传递函数为： V0 ( S ) Ho H (S ) = = Vi ( S ) 1 + (3 − H o ) RCS + ( RCS ) 2 增益为： 增益为：
R3 + R4 Ho = R3
自动化学院
6
1 滤波器的低通截止频率为： 滤波器的低通截止频率为： ω 0 = RC
NUST
说明
一、低通有源滤波器的设计
1、一阶低通滤波器 功能：低于截止频率的低频信号通过， 功能：低于截止频率的低频信号通过，衰减高 频信号分量， 频信号分量，通带为 0 ≤ ω ≤ ω c ， c 为截止频率。 ω 为截止频率。 RC网络构成的一阶低通滤波器的I/O关系如下 网络构成的一阶低通滤波器的I/O关系如下： RC网络构成的一阶低通滤波器的I/O关系如下：
' 1
' R2 = 1.52 KΩ
二阶无源滤波器
二阶无源滤波器一、实验目的1． 了解RC 无源滤波器的种类、基本结构及其特性。
2． 学会列写无源滤波器网络函数的方法。
3． 学会测量无源滤波器幅频特性的方法。
二、实验内容1． 列写无源低通、高通、带通和带阻滤波器的网络函数。
2． 用示波器观察二阶无源滤波器的幅频特性曲线。
三、实验仪器1． 信号与系统实验箱 一台 2． 信号系统实验平台3． 二阶无源滤波器模块（DYT3000-61） 一块 4． 20MHz 双踪示波器 一台 5． 连接线若干四、实验原理滤波器是一种能使有用频率信号通过而同时抑制（或大为衰减）无用频率信号的电子装置。
工程上常用它作信号处理、数据传送和抑制干扰等。
这里主要讨论模拟滤波器。
1. 基本概念及初步定义滤波器的一般结构如图17-1所示。
图中的V i （t ）表示输入信号，V o （t ）为输出信号。
假设滤波器是一个线性时不变网络，则在复频域内其传递函数（系统函数）为()()()o i V s A s V s图17-1 滤波电路的一般结构式中A （s ）是滤波电路的电压传递函数，一般为复数。
对于频率来说（s ＝j ω）则有()()()j A j A j e φωωω= （式17-1）这里()A j ω为传递函数的模，()ϕω为其相位角。
此外，在滤波电路中关心的另一个量是时延τ（ω），它定义为()()()d s d ϕωτωω=-通常用幅频响应来表征一个滤波电路的特性，欲使信号通过滤波器的失真很小，则相位和时延响应亦需考虑。
当相位响应φ（ω）作线性变化，即时延响应τ（ω）为常数时，输出信号才可能避免失真。
2. 滤波电路的分类对于幅频响应，通常把能够通过的信号频率范围定义为通带，而把受阻或衰减的信号频率范围称为阻带，通带和阻带的界限频率叫做截止频率。
理想滤波电路在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应，而在阻带内应具有无限大的幅度衰减（()0A j ω=）。
通常通带和阻带的相互位置不同，滤波电路通常可分为以下几类：① 低通滤波器低通滤波电路的幅频响应如图17-2（a ）所示，图中A 0表示低频增益∣A ∣增益的幅值。
低通无源滤波器设计-详细(精品范文).doc
【最新整理，下载后即可编辑】低通无源滤波器仿真与分析一、滤波器定义所谓滤波器（filter），是一种用来消除干扰杂讯的器件，对输入或输出的信号中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。
一般可实为一个可实现的线性时不变系统。
二、滤波器的分类常用的滤波器按以下类型进行分类。
1)按所处理的信号：按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。
2)按所通过信号的频段按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。
低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。
高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。
带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。
带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。
3)按所采用的元器件按所采用的元器件分为无源和有源滤波器两种。
无源滤波器：仅由无源元件(R、L 和C)组成的滤波器，它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的。
这类滤波器的优点是：电路比较简单，不需要直流电源供电，可靠性高；缺点是：通带内的信号有能量损耗，负载效应比较明显，使用电感元件时容易引起电磁感应，当电感L较大时滤波器的体积和重量都比较大，在低频域不适用。
有源滤波器：由无源元件(一般用R 和C)和有源器件(如集成运算放大器）组成。
这类滤波器的优点是：通带内的信号不仅没有能量损耗，而且还可以放大，负载效应不明显，多级相联时相互影响很小，利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器，并且滤波器的体积小、重量轻、不需要磁屏蔽(由于不使用电感元件）；缺点是：通带范围受有源器件(如集成运算放大器）的带宽限制，需要直流电源供电，可靠性不如无源滤波器高，在高压、高频、大功率的场合不适用。
4) 按照阶数来分通过传递函数的阶数来确定滤波器的分类。
三、网络的频率响应在时域中，设输入为)(t x ，输出为)(t y ，滤波器的脉冲响应函数为)(t h 。
5.二阶无源低通滤波器
5.二阶无源低通滤波器二阶低通滤波器设计一：实验目的.设计、焊接一个二阶低通滤波器，要求：截止频率为1KHz。
二：实验原理利用电容通高频阻低频的特性，使一定频率范围内的频率通过。
从而设计电路，使得低频率的波通过滤波器。
三：实验步骤1：设计电路，在仿真软件上进行仿真，在仿真电路图上使功能实现。
2：先定电容，挑选合适的电阻，测量电阻的真实值，再到仿真电路替换掉原来的电阻值，不断挑选电阻，找到最逼近实验结果的值3：根据仿真电路进行焊接，完成之后对电路进行功能检测，分别挑选频率为100hz，1khz，10khz的电源进行输入检测，观察输出的波形，并进行实验记录四：实验电路图1.1仿真电路设计图1.4 f=100Hz 时正弦信号实测波形图表1 f=100Hz时实测结果与仿真数据对比表数据项目输入幅值/V 输出幅值/V 衰减/dB 相位差仿真电路169.706 167.869 0.0945 0.018π实测电路0.468 0.440 0.0536 0π分析：由图1.3的仿真波形与图1.4的实测电路波形和表1中的数据可知，输入频率为100Hz的正弦信号时，该信号能够通过，输入输出波形间有较小相位差和较小衰减。
仿真和实测数据间存在误差，误差值较小，在允许范围内。
图1.5 f=1kHz 时正弦信号仿真波形图图1.6 f=300Hz 时正弦信号实测波形图表2 f=1kHz时实测结果与仿真数据对比表数据项目输入幅值/V 输出幅值/V 衰减/dB 相位差仿真电路169.631 121.047 2.931 0.140π实测电路0.480 0.328 3.307 0.120π分析：由图1.5的仿真波形与图1.6的实测电路波形和表2中的数据可知，输入频率为1kHz的正弦信号时，该信号能够通过，输入输出波形间有一定的相位差和衰减。
仿真和实测数据间存在误差，误差值较小，在允许范围内。
图1.7 f=10kHz 时正弦信号仿真波形图图1.8 f=10kHz 时正弦信号实测波形图表3 f=10kHz时实测结果与仿真数据对比表数据项目输入幅值/V 输出幅值/V 衰减/dB 相位差仿真电路169.479 9.878 24.689 0.375π实测电路0.476 0.032 23.449 0.25π分析：由图1.7的仿真波形与图1.8的实测电路波形和表3中的数据可知，输入频率为10kHz的正弦信号时,该信号不能够通过，输入输出波形间有较大的相位差和较大衰减。
电路基础课程设计实验报告--二阶低通滤波器的设计
一 题目要求与方案论证1.（设计题目）二阶有源低通滤波器 1.1题目要求设计二阶有源低通滤波器。
要求通带边界频率f C =1500Hz ，通带最大衰减3dB,阻带边界频率Hz f s 9000 ,阻带最小衰减30dB ；通带内电压放大倍数A 0=1。
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。
无源低通滤波器电路
无源低通滤波器电路
1．滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率（通常是某个频率范围）的信号通过，而其它频率的信号幅值均要受到衰减或抑制。
这些网络可以由RLC 元件或RC 元件构成的无源滤波器，也可由RC 元件和有源器件构成的有源滤波器。
根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）、和带阻滤波器（BEF）四种。
图4-1 分别为四种滤波器的实际幅频特性的示意图。
图4-1 四种滤波器的幅频特性
2．四种滤波器的传递函数和实验模拟电路如图4-2 所示：(a)无源低通滤波器(b)有源低通滤波器 (c) 无源高通滤波器(d)有源高通滤波器 (e)无源带通滤波器(f)有源带通滤波器 (g)无源带阻滤波器(h)有源带阻滤波器
图4-2 四种滤波器的实验电路
3．滤波器的网络函数H（jω），又称为正弦传递函数，它可用下式表示：
式中A(ω)为滤波器的幅频特性，θ(ω)为滤波器的相频特性。
它们均可通过实验的方法来测量。
无源低通滤波器的设计与仿真解析
无源低通滤波器的设计与仿真摘要：无源低通滤波器应用范围十分广泛。
本文分别就无源低通滤波器中RC 滤波器和LC 滤波器的电路结构和传递函数进行分析后，设计出截止角频率为10Krad/s 的无源低通滤波器，并利用Matlab 下的simulink 环境进行仿真，比较滤波器的滤波效果。
关键词：RC 滤波器；LC 滤波器；Matlab0. 引言滤波器是一种用来消除干扰的器件，有能力进行信号处理的装置可以称为滤波器。
无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高等优点，如何合理地设计和优化其参数，对保证电网谐波治理和无功补偿的效果，提高系统的整体性能起着十分重要的作用。
滤波器按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻四种。
低通滤波器允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声；高通滤波器允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量；带通滤波器它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声；带阻滤波器抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。
1.无源低通滤波器类型及其特性分析1.1RC 滤波器无源RC 低通滤波器的组成元件为电阻R 与电容C 。
1.1.1 一阶RC 低通滤波器一阶RC 低通滤波器的电路如图1-1所示。
图1-1 一阶RC 低通滤波器由拉普拉斯变换法分析线性电路知该系统传递函数()G S 为：11()1SC G S RCS R SC==++(1-1) 取S j ω=，得：1()1G jw jRC ω=+ 令T=RC,则：幅频特性()A ω=,相频特性()arctan()T ϕωω=-故，当ω很小时，A(ω)→1，信号几乎不衰减；当ω很大时，A(ω)→0，信号几乎完全被衰减，不能通过。
当增益的分贝数下降3dB时，即()A ω==，得到截止频率c ω，此时c T ω=1，1/c RC ω=.令c ω=10Krad/s,R 取100Ω，C 取1F μ，则1()0.00011G S S =+.利用matlab 仿真软件，得到波特图如图1-2所示。
各种滤波器原理与设计
一阶低通滤波器有源低通滤波器计算利用R、L、C所组成的滤波电路称作无源滤波器，它有很多的缺点。
其中的电感L本身具有电阻与电容，使得输出结果会偏离理想值，而且会消耗电能。
若只利用 R、C再附加放大器则形成主动滤波器，它有很多的优点，例如：不使用电感使得输出值趋近理想值；在带通范围能提高增益，减少损失；用放大器隔离输出、入 端，使之可以使用多级串联。
1、一阶低通滤波器（一节RC网路） 838电子截止频率:126计算公式大全频率低于时→电压增益频率高于时→衰减斜率：每10倍频率20dB图1 电路组成 图2 响应曲线所谓低通滤波器(LPS：low pass filter)是允许低频讯号通过，而不允许高频讯号通过的滤波器。
图3所示是RC低通滤波电路，其电压回路公式：其增益可得实际增益为增益值是频率的函数，在低频区ω极小， RωC << 1，A V(ω) = 1讯号可通；在高频区ω极大， RωC >> 1，A V(ω) = 0信号不通。
RωC = 1时是通与不通的临界点，此时的频率定义为截止频率：。
图4所示RC低通滤波电路的增益随频率的变化是缓慢的，故其不是一个好的滤波电路。
图5所示是低通有源滤波器，它的增益显示在图6。
低通有源滤波器在低频区的增益为：V O /VI=(R1+R2)/R2其推导如下：在低频区RC串联之电位降都在电容，故V in = V C = Vp。
见图5，因负回馈，电路在线性工作区，于是我们有关系式：，可知电容C之电位降与电阻R2之电位降相同，又流过R1与R2之电流相同均为I，故得到电脑桌面背景图片在高频区RC串联之电位降都在电阻，故V C = V p = 0。
因负回馈，电路在线性工作区，于是有关系式：，得到R2之电位降为0，I = 0，V0 = 0。
图3 RC低通无源滤波电路图4 RC低通滤波电路之输出讯号振幅与频率的关系图5 低通有源滤波器图6 低通主动滤波器增益二阶低通滤波器（二节RC网路）有源二阶低通滤波器计算（二节RC网路）电路原理截止频率频率低于时→电压增益频率高于时→衰减斜率：每10倍频率40 dBEX：如图所示电路（假设为理想OP），当频率为159kHz时，其电压增益约为？ 详解：(1)该电路为低通主动滤波器，所以其高频截止频率（f H）为(2)由于OPA为非反相放大器，所以其（倍），若以dB值表示，则为20 logAv =20 log10=20(dB)(3)输入频率159kHz为截止频率15.9kHz的10倍，由于输入讯号的频率每上升10倍时，该低通主动滤波器的增益将下降20dB(-20dB)，故当输入讯号的频率为159kHz时，其电压增益已降为0dB(20-20=0)有源一阶高通滤波器计算（一节RC网路）有源一阶高通滤波器（一节RC网路）电路 响应曲线截止频率频率高于F L时→电压增益频率低于F L时→增加斜率：每10倍频率20dB二阶高通滤波器（二节RC网路） 二阶高通滤波器（二节RC网路） 电路源理 频率计算截止频率频率高于F L时→电压增益频率低于F L时→增加斜率：每10倍频率40 dB无源带通滤波器若想要接收某一特定频率的电波，需要用滤波电路来做筛选。
无源低通滤波器解析总结报告
无源低通滤波器剖析一、研究目的滤波器是一种选择装置，它对输入信号办理，从中选出某些特定信号作为输出。
假如滤波器主要由无源元件R、L、C构成，称为无源滤波器。
滤波器按所经过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。
针对电气专业的实质特色，文中主要对无源低通滤波器进行剖析议论，并希望总结出无源滤波器在实质工程应用中的有关采用原则。
要求:1、剖析议论无源低通滤波器的各基本形式；2、经过仿真测试滤波器实质成效并剖析结果；3、总结滤波器采用原则和领会二、滤波器种类简介无源滤波器往常是以L-C、R-C等无源器件构成的一种只同意经过给定的频带信号而阻挡其余频次信号经过的选频网络。
工业电源中一般把400HZ以下的电源称为工频电源，400-10KHZ的电源称为中频电源，10KHZ以上称为高频电源。
用于沟通电源输入端滤除电源网络中高频扰乱的低通滤波器，整流电路顶用于滤除纹波的光滑滤波器，用于克制放大器产生低频振荡为目的的电源去耦滤波器等，都属于无源滤波器的畴。
而RC电路多用于低频、功率输出较小的场合，LC电路合用于高频应用处合。
按滤波器构造分类，常用的基本形式有L型、倒L型、T型、π型等电路形式。
图1、L型、倒L型、T型、π型电路形式三、滤波元件特征常用元器件低频特征和高频特征：图2、元器件低频特征和高频特征图电感L的基本特征为通直阻交，电路中拥有稳固电流的作用。
高频时电感的阻抗与频次体现以下关系图3、电感高频特征图电容C的基本特征为通交阻直，电路中拥有稳固电压的作用。
按功能可分为1、旁路电容2、去耦电容3、滤波电容。
高频时电容的阻抗与频次体现以下关系：图4、电容高频特征图滤波电容不是理想的低通滤波器，存在ESL和ESR，是以自谐振点为中心的带通滤波器。
同为0805封装的陶瓷电容，0.01μf的电容比0.1μf的电容有更好的高频滤波特征，实质使用中要注意选择适合的电容。
第四章滤波器仿真环境本文的仿真使用电路仿真软件Multisim，图为部分Multisim仿真电路：XSC1R4L1L2ExtTrig+0Ω0.16mH0.16mH_A B+_+_XFG1C10.068μF R1XFG250ΩR2L3XSC20Ω0.32mHExtTrig+_A BC3C2+_+_0.068μF0.068μF R350ΩXFG3XBP2IN OUTXBP1IN OUTXFG4图5、电路仿真部分原理图第五章无源低通滤波器剖析与仿真 滤波器的输出与输入关系经常经过电压转移函数H(S)来描绘，电压转移函数又称为电压增益函数，它的定义为( ) =U o (s ）（ 1-1 ）TsUi (s)式中U O (S)、U i (S)分别为输出、输入电压的拉氏变换。
培训——滤波器
5、群时延函数
–当滤波器幅频特性满足设计要求时，为保证输出信号失真 度不超过允许范围，对其相频特性∮(w)也应提出一定要 求。在滤波器设计中，常用群时延函数d∮(w)/dw评价信 号经滤波后相位失真程度。群时延函数d∮(w)/dw越接近 常数，信号相位失真越小。
理想幅频特性
3.1 滤波器的分类：
④固有频率f0=w0/(2)为电路没有损耗时，滤波器的谐振频率，复杂 电路往往有多个固有频率。 2、增益与衰耗 ①对低通滤波器通带增益Kp一般指w=0时的增益；高通指w→∞时的增 益；带通则指中心频率处的增益。
②对带阻滤波器，应给出阻带衰耗，衰耗定义为增益的倒数。
③通带增益变化量△Kp指通带内各点增益的最大变化量，如果△Kp以 dB为单位，则指增益dB值的变化量。
若选C＝0.01uF，则R＝468.3Ω≈470 Ω 取R3＝50k Ω，则R4＝75k Ω
例：已知fc=100Hz，设计一如图所示电路形式的 巴特沃思低通滤波器。
例：已知fc=100Hz，设计一如图所示电路形式的 巴特沃思低通滤波器。 解：通常C的容量宜在微法数量级以下，R的值一般 约为几百千欧以内，选C=0.047uF，则： 1 1 R 33.863 k 6 wc C 0.047 10 2 100
一般有源滤波器的设计，是根据所要求的 幅频和相频响应，寻找可实现的有理函数进行 逼近设计，以达最佳的近似理想特性。 常用的逼近函数有：巴特沃思、切比雪夫、 贝赛尔函数等。
1.巴特沃思滤波器：
这是一种幅度平坦的滤波器，其幅频响应从0 到3dB的截止频率 wc 处几乎是完全平坦的，但 在截止频率附近有峰起，对阶跃响应有过冲和振 铃现象，过渡带以中等速度下降，下降率为 - 6ndB/十倍频（n为滤波器的阶数），有轻微的 非线性相频响应，适用于一般性的滤波器。
模电常见知识点总结
模电常见知识点总结一、基本概念1. 电压、电流、功率：电压是电势差，单位是伏特；电流是电荷在单位时间内通过导体的数量，单位是安培；功率是单位时间内能量的转化率，单位是瓦特。
2. 电路元件：电路元件主要包括电阻、电容和电感。
电阻是电流对电压的阻碍作用，单位是欧姆；电容是储存电荷的能力，单位是法拉；电感是存储磁场能量的元件，单位是亨利。
3. 信号处理：模拟信号是连续的信号，可以采用模拟电子技术进行处理。
模拟信号的处理包括滤波、放大、混频等操作。
4. 放大器：放大器是一种能够增加信号幅度的电路，通常包括运放放大器、功率放大器等类型。
5. 混频器：混频器是一种能够将两个不同频率的信号进行混合的电路，主要用于调频、调相和倍频等应用。
6. 滤波器：滤波器可以根据频率特性对输入信号进行滤波，主要包括低通滤波器、带通滤波器和高通滤波器等。
7. 稳压器：稳压器是一种能够在负载变化时保持输出电压稳定的电路，主要包括线性稳压器和开关稳压器。
8. 模拟信号的采样与保持、量化与编码：在数字信号处理中，要将模拟信号转换为数字信号，需要进行模拟信号的采样与保持、量化与编码等操作。
二、基本电路分析方法1. 基尔霍夫定律：基尔霍夫定律是电路分析中的重要方法之一，包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。
2. 节点分析法和支路分析法：节点分析法和支路分析法是电路分析中常用的两种方法，用于求解电路中的电压和电流。
3. 物理尺解法：物理尺解法是一种将电路问题转化为几何问题进行求解的方法，通常用于分析长线搭接、三角形回路等特殊电路。
4. 电压源法和电流源法：电压源法和电流源法是一种简化复杂电路的方法，适用于求解电路中的等效电阻和电流分布。
5. 理想变压器：理想变压器是一个重要的电路模型，可以通过它来求解电路中的电压和电流。
6. 交流电路分析：交流电路分析是模拟电子技术中的重要内容，包括交流电路中的阻抗、功率、相位等内容。
7. 电路的频率响应：电路的频率响应是指电路对不同频率信号的响应情况，可以通过传递函数或频率特性曲线来描述。
滤波电路主要有以下四种基本类型
C R
(b)
RL Uo
式中 可见
有源滤波电路特点：
(1)电路的增益得到提高 (3)带负载能力强
(2)运放本身对RC网络影响小 (4)运放工作在线性区
一、低通滤波器
低通滤波器用来通过低频信号，抑制或衰减高频信号。 称为滤波电路增益或电压传递函数。
(一)一阶电路
输出电压为
Rf
R1
•
R
-
Uo
•
+
Ui
C
传递函数
结论
0 -3dB
3dB -40dB/十倍频源自10-3 0.01 0.1 1 10
ω/ω0
Q＝2时幅
频特性。
将电容C1接地的一端改接到运放的输出端，形成 正反馈后，可使Uo的幅值在ω≈ω0范围内得到加强， 如果Q值合适，其幅频特性比较接近理想情况 。
二、高通滤波器
Af(ω)
理想的高通滤波器幅频特性
阻带
通带电压放大倍数
通带截止角频率
幅频特性为
20lg A Aup
1
20lg A Aup
1 0.707
0
1
(a)理想特性
o
0
(b)实际幅频特性 o
结论
1.改变电阻Rf和R1的阻值可调节通带电压放大倍数 2.改变截止频率，应调整RC
一阶电路缺点
当ω≥ ωo时，幅频特性衰减太慢，以－20dB/10 倍频程的速率下降，与理想的幅频特性相差甚远。
-40dB/十倍 频
0.1 0.37 1 10
ω/ω0
改进
R1
Rf
•
•
•-
Uo
将电容C1的接 地端改接到集成
•
Ui
二阶无源低通滤波器
———————————————————————————————— 作者:
———————————————————————————————— 日期：
ﻩ
二阶低通滤波器设计
一:实验目的
.设计、焊接一个二阶低通滤波器，要求:截止频率为1KHz。
二：实验原理
利用电容通高频阻低频的特性,使一定频率范围内的频率通过。从而设计电路，使得低频率的波通过滤波器。
输出幅值/Ｖ
衰减/dB
相位差
仿真电路
１69．706
167．869
０.094５
0.018π
实测电路
０．４６8
0．４4０
0.05３6
0π
分析:由图1.３的仿真波形与图1.4的实测电路波形和表1中的数据可知,输入频率为１００Hz的正弦信号时，该信号能够通过，输入输出波形间有较小相位差和较小衰减。仿真和实测数据间存在误差，误差值较小，在允许范围内。
三：实验步骤
1:设计电路，在仿真软件上进行仿真，在仿真电路图上使功真实值，再到仿真电路
替换掉原来的电阻值,不断挑选电阻,找到最逼近实验结果的值
3:根据仿真电路进行焊接，完成之后对电路进行功能检测，
分别挑选频率为1０0ｈz，1khz，1０khｚ的电源进行输入检测,观察输出的波形,并进行实验记录
图1.5 ｆ=1kＨz 时正弦信号仿真波形图
图1.6 f=3０0Hz 时正弦信号实测波形图
表2ｆ=1kHz时实测结果与仿真数据对比表
数据项目
输入幅值/Ｖ
输出幅值／V
衰减／dＢ
相位差
仿真电路
169.6３１
121.047
2.931
0．１４0π
实测电路
- 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、"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、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)。
二阶低通滤波器设计
一：实验目的
.设计、焊接一个二阶低通滤波器，要求：截止频率为1KHz。
二：实验原理
利用电容通高频阻低频的特性，使一定频率范围内的频率通过。
从而设计电路，使得低频率的波通过滤波器。
三：实验步骤
1：设计电路，在仿真软件上进行仿真，在仿真电路图上使功能实现。
2：先定电容，挑选合适的电阻，测量电阻的真实值，再到仿真电路替换掉原来的电阻值，不断挑选电阻，找到最逼近实验结果的值
3：根据仿真电路进行焊接，完成之后对电路进行功能检测，分别挑选频率为100hz，1khz，10khz的电源进行输入检测，观察输出的波形，并进行实验记录
四：实验电路
图1.1仿真电路设计
图1.2电路波特图
五：实验测量
我们用100hz，1khz，10khz三种不同正弦频率信号检测，其仿真与实测电路图如下：
图1.3 f=100Hz 时正弦信号仿真波形图
图1.4 f=100Hz 时正弦信号实测波形图
表1 f=100Hz 时实测结果与仿真数据对比表
分析：由图1.3的仿真波形与图1.4的实测电路波形和表1中的数据可知，输入频率为100Hz 的正弦信号时，该信号能够通过，输入输出波形间有较小相位差和较小衰减。
仿真和实测数据间存在误差，误差值较小，在允许范围内。
数据项目 输入幅值/V 输出幅值/V 衰减/dB 相位差 仿真电路 169.706 167.869 0.0945 0.018π 实测电路
0.468
0.440
0.0536
0π
图1.5 f=1kHz 时正弦信号仿真波形图
图1.6 f=300Hz 时正弦信号实测波形图
表2 f=1kHz时实测结果与仿真数据对比表
数据项目输入幅值/V 输出幅值/V 衰减/dB 相位差
仿真电路169.631 121.047 2.931 0.140π
实测电路0.480 0.328 3.307 0.120π
分析：由图1.5的仿真波形与图1.6的实测电路波形和表2中的数据可知，输入频率为1kHz的正弦信号时，该信号能够通过，输入输出波形间有一定的相位差和衰减。
仿真和实测数据间存在误差，误差值较小，在允许范围内。
图1.7 f=10kHz 时正弦信号仿真波形图
图1.8 f=10kHz 时正弦信号实测波形图
表3 f=10kHz 时实测结果与仿真数据对比表
分析：由图1.7的仿真波形与图1.8的实测电路波形和表3中的数据可知，输入频率为10kHz 的正弦信号时,该信号不能够通过，输入输出波形间有较大的相位差和较大衰减。
仿真和实测数据间存在误差，误差值较小，在允许范围内。
六：实验总结
综合以上三种不同频率的检测分析： 随着输入频率增加，波形相位差逐渐增大，峰值衰减逐渐变大，当输入频率增加到某一值时，输出的峰值远远小于输入波形的峰值，。
这时，电路基本上完全低通滤波器的功能。
数据项目 输入幅值/V 输出幅值/V 衰减/dB 相位差 仿真电路 169.479 9.878 24.689 0.375π 实测电路
0.476
0.032
23.449
0.25π。