有源滤波器设计范例V2.0(侯长波)
有源滤波器设计pdf
有源滤波器设计
6. 进行电路模拟和优化：使用电路仿真软件，对设计的有源滤波器进行模拟和优化，验证 其性能是否满足设计要求。
7. 实验验证和调整：根据仿真结果，制作实际电路并进行实验验证，根据实验结果进行调 整和优化。
8. 最终设计和制造：根据实验验证结果，进行最终的设计和制造，包括电路板设计、元件 选型和布局等。
有源滤波器设计
有源滤波器是指在滤波器电路中引入了放大器或运算放大器等有源元件，以增强滤波器的 性能和功能。有源滤波器设计的基本步骤如下：
1. 确定滤波器的类型和要求：确定需要设计的滤波器类型，如低通、高通、带通或带阻滤 波器，并确定其频率响应和阻带衰减等性能要求。
2. 选择滤波器的拓扑结构：根据滤波器的要求和设计目标，选择适合的有源滤波器拓扑结 构，如Sallen-Key、Multiple Feedback等。
有源滤波器设计
3. 确定滤波器的参数：根据滤波器类型和设计要求，确定滤波器的参数，如截止频率、增 益、阻带衰减等。
4. 选择有源元件：根据滤波器的参数和设计要求，选择合适的有源元件，如运算放大器、 放大器等。
5. 进行电路分析和计算：使用电路分析工具或手算方法，对有源滤波器进行电路分析和计 算，包括电压增益、频率响应、阻带衰减等。
有源滤波器设计
需要注意的是，在有源滤波器设计中，除了滤波器的性能和功能要求外，还需要考虑有源 元件的稳定性、功耗和噪声等因素。同时，对于复杂的有源滤波器设计，可能需要进行频域 和时域的混合分析，以及考虑非线性和非理想性等因素。因此，对于初学者来说，建议参考 相关的教材、学习资料和电路设计软件，或者咨询专业工程师的意见和指导。
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有源带通滤波器设计报告
有源带通滤波器设计报告一、引言在电子电路和信号处理中，滤波器是一种常用的电路组件，用于选择特定频率范围内的信号，并削弱或消除其他频率范围的信号。
本设计报告旨在介绍一个有源带通滤波器的设计过程和结果。
二、设计原理三、设计过程1.确定滤波器的频率范围：根据需要滤波的信号频率范围，选择适当的中心频率和带宽。
2.计算电阻和电容的值：根据所选的中心频率和带宽，使用标准的滤波器公式计算电阻和电容的值。
3.选择放大器：根据滤波器的要求和设计要求，选择适当的放大器。
常用的放大器类型有运算放大器和晶体管放大器。
4.连接电阻和电容网络：根据所计算得到的电阻和电容的值，将它们连接到放大器的适当位置。
5.确定输入和输出电阻：根据设计要求，确定输入和输出电阻的值。
这些电阻可以帮助匹配滤波器和外部电路的阻抗。
四、实验结果使用上述设计过程，我们成功设计并制作了一个有源带通滤波器。
该滤波器的中心频率为f0=1kHz，带宽为B=500Hz。
选用运算放大器作为滤波器的放大器。
实验结果显示，滤波器在中心频率附近的增益为20dB，且在带通范围内的其他频率上有明显衰减。
通过连接输入和输出电阻，滤波器与外部电路的阻抗匹配良好，没有信号反射或损耗。
五、结论本设计报告介绍了一个有源带通滤波器的设计过程和结果。
通过合理选择频率范围、计算电阻和电容值、选择适当的放大器，并匹配输入和输出电阻，我们成功设计了一个满足要求的滤波器。
该滤波器具有良好的增益特性和频率选择性能，能够滤除非感兴趣频率范围的杂散信号。
在实际应用中，这种滤波器可以用于音频处理、通信系统和传感器信号处理等领域。
完整的有源滤波器设计
完整的有源滤波器设计
有源滤波器是一种特殊的电子滤波器，它使用运算放大器等有源元件来增强滤波性能。
有源滤波器可以实现更大的增益，并且具有较低的噪声和较高的带宽。
有源滤波器的设计过程可以分为以下几个步骤：
1.确定滤波器的类型：首先需要确定所需的滤波器类型，例如低通、高通、带通或带阻滤波器。
每种类型的滤波器有不同的应用和性能特点。
2.确定滤波器的规格：根据具体的需求，确定滤波器的截止频率、增益、带宽等规格。
这些规格将直接影响之后的设计过程。
3. 选择合适的滤波器拓扑结构：根据滤波器的规格要求，选择合适的滤波器拓扑结构。
常见的有源滤波器拓扑包括Sallen-Key拓扑、多反馈拓扑等。
4.设计滤波器电路：根据选择的滤波器拓扑，设计滤波器的电路图。
这包括选择合适的元件值和计算反馈网络。
5.仿真和优化：使用电子设计自动化软件（如SPICE）对滤波器电路进行仿真，并进行优化。
通过调整元件值和拓扑结构，使得滤波器能够满足规格要求。
6.PCB设计和布局：在完成滤波器电路的设计和优化后，进行PCB设计和布局。
在布局过程中，需要考虑信号路径的长度和干扰抑制等因素。
7.绘制电路图和元件布局：最后，根据PCB设计结果，绘制滤波器的电路图和元件布局图。
这将是完整的有源滤波器设计的最终结果。
有源滤波器的设计需要理解滤波器的基本原理和电路分析技术，并且需要具备电子电路设计和PCB设计的技能。
同时，设计师还需要充分考虑电路参数的影响，如运算放大器的增益带宽积、电源电压等。
通过合理的设计和优化，可以得到满足规格要求的高性能有源滤波器。
有源滤波器设计范例
有源滤波器设计范例有源滤波器是一种仪器或电路，通过放大合适频率的信号，削弱不需要的频率的信号。
它由被放大的信号源、滤波器和放大器组成。
有源滤波器常用于音频、通信和信号处理等领域。
下面我们将介绍一个有源滤波器的设计范例。
设计目标：设计一个低通滤波器，截止频率为1kHz，增益为20dB。
输入信号幅度为1V，输出信号幅度应保持一致。
设计步骤：1.确定滤波器的类型和截止频率，由于我们需要一个低通滤波器，因此需要选择适合的操作放大器模型。
选择一个高增益的运放模型，比如OPA7412.确定滤波器的放大倍数，根据增益的要求，我们选择放大20dB，即放大倍数为10。
3.计算滤波器的截止频率，根据设计目标，截止频率为1kHz。
根据低通滤波器的特性，我们可以选择使用一个RC电路来实现，其中R为电阻，C为电容。
4. 计算滤波器的电阻和电容值，根据截止频率的公式，截止频率fc=1/(2πRC)。
根据给定的截止频率和选择的电阻值，计算出需要的电容值。
5.确定滤波器电阻和电容的实际可选择值，根据常用的电阻和电容系列，选择最接近计算得出的值的标准值。
6.绘制滤波器电路图，将运放、电阻和电容按照设计要求连接起来。
根据电路图，选择合适的电阻和电容标准值。
7.测试和调整滤波器，将设计好的电路安装到实际的电路板上。
连接一个信号发生器作为输入信号源，通过示波器测量输出信号的幅度。
8.监测滤波器输出信号的幅度，根据设计目标，输出信号应与输入信号保持一致，即保持1V的幅度。
9.调整滤波器的增益，通过调节电阻或电容的值，使输出信号的幅度达到1V。
10.测试滤波器截止频率的准确性，使用频谱仪监测滤波器输出信号的频率特性。
确保滤波器截止频率符合设计要求。
11.优化滤波器设计，根据测试结果和实际需求，对滤波器电路进行调整和优化，以获得更好的性能。
总结：。
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。
有源滤波器的设计说明
有源滤波器：xxx班级：XXX 学号: xxx目录一、基本介绍二、工作原理三、有源滤波器的功能作用四、有源滤波器分类五、有源低通滤波器的设计六、总结一、基本介绍滤波器是一种能使有用信号通过而大幅抑制无用信号的电子装置。
在电子电路中常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。
在运算放大器广泛应用以前滤波电路主要采用无源电子元件一电阻、电容、电感连接而成，由于电感体积大而且笨重导致整个滤波器功能模块体积大而且笨重。
本文介绍由集成运算放大器、电阻和电容设计有源滤波器，着重讲解低通、高通、带通滤波电路。
二、工作原理有源滤波器工作原理是：用电流互感器采集直流线路上的电流，经A/D 采样，将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理，得到谐波参考信号，作为PWM的调制信号，与三角波相比，从而得到开关信号，用此开关信号去控制IGBT单相桥，根据PWM技术的原理，将上下桥臂的开关信号反接，就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流，将线上的谐波电流抵消掉。
这是前馈控制部分。
再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来，作为调节器的输入，调整前馈控制的误差。
三、有源滤波器的具体功能及作用1、滤除电流谐波可以高效的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波，从而使得配电网清洁高效，满足国标对配电网谐波的要求。
该产品真正做到自适应跟踪补偿，可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿，80us响应负荷变化，20ms实现完全跟踪补偿。
2、改善系统不平衡状况可完全消除因谐波引起的系统不平衡，在设备容量许可的情况下，可根据用户设定补偿系统基波负序和零序不平衡分量并适度补偿无功功率。
在确保滤除谐波功能的基础上有效改善系统不平衡状况。
3、抑制电网谐振不会与电网发生谐振，而且在其容量许可围还可以有效抑制电网自身的谐振。
这是无源滤波装置无法做到的。
4、多种保护功能具备过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能，以确保装置和电力系统安全运行，并可在负荷较轻时自动退出运行，充分考虑运行的经济性。
01设计举例有源滤波器设计与制作
01设计举例有源滤波器设计与制作有源滤波器是一种使用有源元件（如晶体管或运算放大器等）的滤波器，它可以增加信号的幅度，改变频率响应，并且具有较低的输出阻抗。
本文将详细介绍一个有源滤波器的设计与制作过程。
首先，我们选择一个二阶巴特沃斯低通滤波器作为设计示例。
第一步是选择适当的滤波器类型。
巴特沃斯滤波器是一种常见的滤波器类型，它具有平坦的通频带响应和陡峭的阻频带响应。
在本例中，我们选择一个截止频率为1kHz的巴特沃斯低通滤波器。
第二步是确定滤波器的阶数。
阶数越高，滤波器的斜率会越陡。
在本例中，我们选择一个二阶滤波器，因为它可以提供足够的滤波效果，并且较为容易实现。
接下来，我们需要进行滤波器的电路设计。
有源滤波器的电路通常由一个有源元件（如晶体管或运算放大器）和被动元件（如电阻、电容和电感）组成。
在本例中，我们选择使用一个运算放大器作为有源元件，并结合电容和电阻来构建滤波器。
通过选择合适的电阻和电容数值，我们可以实现所需的截止频率和增益。
在电路设计中，我们需要考虑各个元件的频率特性以及它们之间的相互影响。
通过使用标准的电路设计工具，如SPICE仿真软件，我们可以模拟电路的频率响应并进行优化。
在滤波器电路设计完成后，我们需要进行电路的布局和连接。
在布局设计中，我们应注意减少元件之间的干扰和交叉耦合。
在连接电路时，我们应选择适当的导线和连接器，并确保电路的正确连接。
完成电路的布局和连接后，我们需要对电路进行测试和调试。
通过使用信号发生器和示波器，我们可以检查滤波器的频率响应和增益，并进行必要的调整。
一旦滤波器的设计和调试都完成了，我们可以进行电路的制作。
我们可以选择将电路制作在芯片上或者使用电路板来制作。
在制作电路板时，我们需要进行电路板的布线和钻孔。
通过使用专业的电路板制作设备，我们可以实现高质量的电路板制作。
完成电路板的制作后，我们可以焊接和安装所有的电子元件。
在焊接过程中，我们应注意避免过热和短路。
深度揭秘——有源滤波器设计
深度揭秘——有源滤波器设计有源滤波器是测试测量电路中经常会使用到的电路，大家也经常会看到诸哪MFB滤波器，巴特沃斯滤波器，等各种不同的说法，下面带大家一起来认识有源滤波器。
一.滤波器的频率响应滤波器可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等四种，由于四种滤波器可相互转化，本文为行文方便全部以低通滤波器为例进行说明。
理想的低通滤波器幅频特性曲线如下图所示，即通带增益恒定，过渡带无穷小，过渡区域斜率无穷大，阻带增益为0。
但这样理想的幅频特性在现实当中是不存在的。
因此滤波器设计的中心问题，就是要计算出一个响应曲线，按照规定的精确度逼近理想情况的滤波器，并在实验室中制作实现。
下图实线即为这样一条低通滤波器的实际响应曲线。
实际电路设计普遍被大家接受的滤波器幅频响应特性包括以下几种：巴特沃斯滤波器，切比雪夫滤波器，椭圆滤波器，贝塞尔滤波器等多种。
1.巴特沃斯滤波器具有最大幅度平坦度特性，使用该滤波器可获得尽可能平坦的通带幅频响应。
高于截止频率的频带衰减具有适中的斜率，其脉冲响应具有适当的过冲及振铃。
下图为不同阶数巴特沃斯滤波器的幅频响应和时域响应。
2.切比雪夫滤波器与巴特沃斯型相比，此类滤波器在通带以外的衰减更为陡峭，但这是以牺牲通带内的纹波为代价的。
切比雪夫滤切比雪夫滤波器的截止频率定义为响应滚降至低于纹波带的频点。
对于偶数阶滤波器而言，所有纹波均高于0 dB了益的直流响应，因此截止频点位于0 dB 衰减处。
对于奇数阶滤波器来说，所有的纹波均低于0 dB了益的直流响应，截止频率则定义为低于纹波带最大衰减点(- ripple dB的频点)。
在极点数量一定时，增加通带纹波可实现更陡峭截止。
相对于巴特沃兹滤波器而言，切比雪夫滤波器的脉冲响应具有更大的振铃。
下图为此型滤波器的频域与时域响应。
3.贝赛尔也称为汤姆逊(Thomson)型滤波器。
由于其线性相位响应特性，使得此类滤波器具有最优的脉冲响应(最小化过冲及振铃)性能。
有源带通滤波器设计报告
有源带通滤波器设计报告设计报告：有源带通滤波器1.引言2.设计原理有源带通滤波器的基本结构由一个放大器、一个带通滤波器和一个输出放大器组成。
放大器的作用是增大输入信号的幅度，带通滤波器则实现了对特定频率范围内信号的选择性放大，最后输出放大器将放大后的信号输出到负载中。
在设计有源带通滤波器时，需要确定的参数包括中心频率、带宽、放大倍数等。
3.设计步骤3.1确定滤波器的参数首先需要确定滤波器的中心频率和带宽。
中心频率是所需放大的频率范围的中间值，带宽则是需要放大的频率范围的宽度。
根据应用需求，可以选择不同的中心频率和带宽。
3.2选取放大器根据中心频率和带宽的要求，选择合适的放大器。
常用的放大器类型有共射放大器、共基放大器和共集放大器等。
在选择放大器时，需要考虑其增益、输入/output阻抗等参数。
3.3设计带通滤波器带通滤波器可使用电容器、电感器和电阻器等元件来实现。
在设计带通滤波器时，需根据中心频率和带宽的要求，选择适当的元件值，并计算其对应的频率响应。
3.4设计输出放大器输出放大器的作用是将放大后的信号输出到负载中，同时保持信号的稳定性。
在设计输出放大器时，要考虑负载的级数、输出电压的大小等参数。
4.设计实例以设计一个中心频率为5kHz，带宽为1kHz的有源带通滤波器为例，具体步骤如下：4.1确定滤波器的参数中心频率为5kHz，带宽为1kHz。
4.2选取放大器选择共射放大器作为放大器。
4.3设计带通滤波器根据中心频率和带宽的要求，选取合适的电容和电感值，并根据相关公式计算其频率响应。
4.4设计输出放大器选择合适的输出放大器，考虑负载的级数和输出电压的大小。
5.结果与讨论根据设计参数，计算得到滤波器的元件值，并进行电路实现。
通过测试和验证，评估滤波器的性能和实际效果。
6.结论通过本文对有源带通滤波器的设计方法进行详细介绍，我们可以了解到有源带通滤波器的设计原理和实际应用。
设计者可以根据具体需求，选择合适的参数和元件值，设计出满足要求的有源带通滤波器。
完整的有源滤波器设计
完整的有源滤波器设计
有源滤波器是一种常见的电子电路，用于去除信号中的杂散成分或者改变信号的频率响应。
在设计有源滤波器时，需要考虑的因素包括滤波器类型、电路拓扑、滤波器参数的选择以及频率响应的分析等。
在本文档中，我们将详细介绍如何设计一个完整的有源滤波器。
文档内容分为以下几个部分：
1.引言
1.1有源滤波器的概述
1.2设计目标和要求
2.滤波器的类型和选择
2.1常见的滤波器类型
2.2选择适合的滤波器类型
3.滤波器电路拓扑
3.1有源滤波器的基本电路结构
3.2不同拓扑的特点和适用范围
4.滤波器参数的选择
4.1器件参数的选择
4.2确定放大器增益
4.3确定滤波器的截止频率
5.频率响应的分析
5.1简化的频率响应分析方法
5.2使用计算工具进行频率响应分析
6.有源滤波器的设计实例
6.1设计案例一：低通有源滤波器
6.2设计案例二：带通有源滤波器
7.实际电路的实现
7.1PCB设计
7.2元器件的选择和布局
7.3电路连接和调试
8.总结与展望
8.1设计结果总结
8.2可能的优化思路
8.3对未来的展望
以上是关于完整的有源滤波器设计的大致内容和结构。
根据实际需要，文档中的各个部分可以进行补充和调整，以确保设计的完整性和准确性。
最后，本文档将提供设计有源滤波器的详细步骤、计算公式和实例，帮助
读者深入了解和掌握有源滤波器的设计方法和技巧。
滤波器设计
开关电容电路
连续时间系统和离散时间系统
x(t) 输入（激励） 系统 y(t) 输出（响应）
连续时间系统：处理连续时间信号的系统，模拟电子 系统就是典型的连续时间系统。 离散时间系统：处理离散时间信号的系统。 离散时间系统包括数字系统和抽样数据处理系统。
开关电容电路
抽样数据处理系统
抽样数据处理系统：处理抽样数据信号的系统称为抽样数 据处理系统。 连续信号在离散瞬时间nT（n=0，1，2，…）下抽样就得到 抽样数据信号，用x=(nT)表示，T为抽样周期。 抽样数据输入和输出信号通常表示成离散变量nT的函数。 x=x(nT)，y=y(nT) 抽样数据电路处理的是抽样信号，即时间离散而幅度连续的信 号，但因它所处理的信号没有量化，所以不会产生量化噪声。这是 与数字电路重要区别。
φ1
+ v1(t) S1
φ2
S1 C + v2(t) -
开关电容电路
在t=(n-1)TC时刻，开关打在左边， 电容充电至v1(t)，其充电量为
φ1
(n-1)TC nTC (n+1)TC
qC(t)=C v1 [(n-1)TC]
t
φ2
(n-1/2)TC (n+1/2)TC (n+3/2)TC
在(n-1/2)TC时刻，开关打在右边， 电容放电至v2(t)，电容上电量为
RSC
TC 1 C Cf C
开关电容电路
用开关电容来模仿电阻
φ1 φ2
RSC
+ v1(t) -
+ v2(t) -
+ v1(t) -
+ v2(t) -
+ v1(t) -
+ v2(t) -
有源滤波器的课程设计
目录一、引言 (4)二、有源滤波设计方案 (4)2.1 有源滤波的电路工作原理 (4)2.2 有源滤波器的元件及参数 (4)2.3 有源滤波设计与选取 (4)2.4 有源滤波的设计与计算 (5)2.5 用multsim仿真有源滤波电路 (5)三、总结 (6)一、引言电子技术电路课程设计是从理论到实践的一个重要步骤，通过这个步骤使我们的动手能力有了质的提高，也使我们对电路设计理念的认识有了质的飞跃本课程设计是对有源滤波器的基本应用，我们的严格按照实验要求设计，能够充分满足有源滤波实验要求的性能参数，这次课程设计让我们了解了类似产品的内部原理结构。
二、有源滤波的设计方案2.1 有源滤波电路的工作原理设计二阶有源低通滤波器的实际电路如下图它由两节RC滤波电路和同相比例放大电路组成，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＞＞f0时（f0 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。
其特点是输入阻抗高，输出阻抗低。
传输函数为：)()()(i o s V s V s A = 2F F )()-(31sCR sCR A A V V ++= 令 F 0V A A = 称为通带增益F31V A Q -=称为等效品质因数 RC 1c =ω 称为特征角频率 则2c n22c 0)(ωωω++=s Q s A s A上式为二节低通滤波电路传递函数的典型表达式注： 时，即当 3 03 F F <>-V V A A 滤波电路才能稳定工作。
用multsim 软件实现仿真的二阶有源低通滤波电路如下图二阶有源低通滤波电路电路图滤波电路是一种能使有用频率信号通过，同时抑制无用频率成分的电路，由集成运算放大器、电容和电阻即可构成有源滤波器。
二阶有源带通滤波器设计及参数计算
滤波器是一种只传输指定频段信号，抑制其它频段信号的电路。
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。
带通滤波器（BPF）（a）电路图(b)幅频特性图1 压控电压源二阶带通滤波器工作原理：这种滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。
典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。
如图1（a）所示。
电路性能参数通带增益中心频率通带宽度选择性此电路的优点是改变Rf和R4的比例就可改变频宽而不影响中心频率。
例．要求设计一个有源二阶带通滤波器，指标要求为：通带中心频率通带中心频率处的电压放大倍数：带宽：设计步骤：1）选用图2电路。
2）该电路的传输函数：品质因数：通带的中心角频率：通带中心角频率处的电压放大倍数：取，则：图2 无限增益多路负反馈有源二阶带通滤波器电路（注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。
有源电力滤波器设计说明
综述随着大容量电力电子装置在高压交流电力系统中日益广泛的应用，谐波和无功等问题严重地威胁着系统自身的安全稳定运行。
针对10~35kV高压交流电力系统，国外目前主要采用无源电力滤波器来抑制谐波并补偿无功功率。
无源电力滤波器具有诸多的缺陷，难以达到理想的性能。
受功率半导体开关器件的约束，有源电力滤波器常规方案的应用限制在低压交流电力系统。
提出一种基于基波磁通补偿的串联型有源电力滤波器新原理，通过电力电子变换器的控制，使串联变压器对基波呈现很小的一次侧漏阻抗，对谐波呈现很大的励磁阻抗。
通过电力电子变换器的控制，变压器一次侧呈现连续无极可调的电抗。
借鉴基波磁通补偿理论及磁通可控的可调电抗器原理，根据串并联的对偶特性，本文提出一种新型的基于阻抗可控的并联混合型有源电力滤波器。
在电力电子变换器的控制下，变压器对谐波电流呈现近似为零的低阻抗，从而输导电力系统中的谐波电流，同时对基波电流呈现连续无极可调的电抗，与无源电力滤波器相结合，实时补偿系统的无功功率。
通过变压器隔离降压，确保该滤波器安全、可靠、稳定地工作。
1 工作原理1.1 变压器的结构变压器的结构如图1所示。
其一次侧AX 与二次侧ax 的匝数分别为W 1、W 2，变比k=W 1/W 2，一次侧与二次侧的互感为M 。
一次侧绕组的电阻为r 1，自感为L 11。
变压器采用非晶态合金铁心，为了确保变压器工作在B-H 曲线的线性区，铁心开有气隙。
利用电压型逆变器向变压器二次侧绕组中注入补偿电流i 2且满足 i 2=-α*∑i 1(n)-β*i 1(1)式中：α为谐波补偿系数；∑i 1(n)为实时检测的变压器一次侧谐波电流；β为基波补偿系数；i 1(1)为实时检测的变压器一次侧基波电流。
1.2 谐波抑制原理从AX 端看，变压器n 次谐波电压方程为Ù1(n)=（r 1+jW n L 11）/Ì1(n)+jW n M Ì2(n)若α满足谐波补偿条件 α=L 11/M则从AX 端看，变压器对谐波电流的等效阻抗为 Z AX (n)=Ù1(n)/Ì1(n)=r 1通常r 1可忽略，因此，在满足谐波补偿条件时，变压器对谐波电流呈现近似为零的低阻抗。
完整的有源滤波器设计
完整的有源滤波器设计有源滤波器是一种滤波器，其输出由一个或多个有源元件提供，如差动放大器或运算放大器。
这种滤波器能够通过增益或阻抗变换来滤除特定频率的信号，是电子工程中常见的设计。
有源滤波器的设计是一个综合考虑电路拓扑结构、元件参数选择和频率响应的过程。
下面我们以低通滤波器为例，介绍完整的有源滤波器设计。
步骤1：确定滤波器类型和规格首先，明确需要设计的滤波器类型，例如低通、高通、带通或带阻。
然后确定滤波器的参数，如截止频率、通带增益、阻带衰减等。
这些规格将指导后续设计的具体步骤。
步骤2：选择合适的滤波器结构根据滤波器的规格，选择合适的滤波器拓扑结构。
常见的有源滤波器结构包括薄膜滤波器、差分放大器滤波器和运算放大器滤波器等。
每个结构都有其优点和限制，例如薄膜滤波器适用于高频应用，而差分放大器滤波器适用于差模滤波。
步骤3：计算滤波器的元件数值根据滤波器结构和规格，计算所需元件的数值。
这包括电阻、电容和电感元件的数值。
设计时需要注意元件的可获得性和成本，以及可能的非线性效应和温度漂移等。
步骤4：对滤波器进行频率响应分析利用频率响应分析工具，如传输函数、网络分析仪或计算机辅助设计软件，对滤波器进行频率响应分析。
通过改变元件数值或拓扑结构，优化滤波器的频率响应，以满足设计规格。
步骤5：绘制电路图和布局根据滤波器的设计，绘制出滤波器的电路图。
需要注意的是，布局和连接方式应考虑电路的稳定性和性能特点。
步骤6：模拟仿真和性能评估利用模拟仿真软件，如SPICE或MATLAB，对滤波器进行模拟仿真。
通过仿真结果，评估滤波器的性能，检查是否满足设计规格。
如果有必要，进行调整和再次仿真。
步骤7：原理验证和实验测试根据仿真结果，建立实际的滤波器原理验证电路。
通过实验室测试，验证滤波器的性能和可靠性。
可能需要对滤波器进行微调和校准，以满足设计规格。
步骤8：性能优化和改进根据实验结果，进一步优化和改进滤波器的性能。
这可能包括元件替换、增加补偿电路或改变电路参数等。
有源滤波器设计说明
XXX毕业设计报告有源滤波器设计学生杜超超所在系电子信息工程系班级五电0701班专业应用电子技术指导教师XXX2011年10月20日摘要本设计利用模拟电路和数字电路相关知识，根据设定中心频率，采用开环增益80dB以上的集成运算放大器，设计二阶低通、高通、带阻、带通滤波器。
利用Multisim7仿真出各种滤波电路的波形和测量幅频特性。
通过仿真和成品调试表明设计的有源滤波器可以达到设计要求。
主要设计容：1．确定有源滤波器的中心频率；2．设计低通、高通、带阻、带通滤波器；3．测量设计的有源滤波器的幅频特性；4．制作与调试关键词：低通、高通、带阻、带通滤波器目录第1章概论11.1 选题依据11.2 有源滤波器的发展概况与现状11.3有源滤波器与无源滤波器的优缺点21.4滤波器的分类21.5 设计的主要容2第2章有源滤波器的作用与结构32.1 滤波器的基本概念32.2 各种滤波器的作用和结构42.2.1低通滤波器(LPF)42.2.2高通滤波器（HPF）52.2.3 带通滤波器（BPF）52.2.4 带阻滤波器（BEF）6第3章有源滤波器设计83.1低通滤波器设计83.1.1参数的计算83.1.2 仿真与幅频特性测量93.2 高通滤波器的设计93.2.1参数的计算93.2.2仿真与幅频特性测量103.3带通滤波器的设计103.3.1 参数的计算103.3.2 仿真与幅频特性测量113.4 带阻滤波器的设计123.4.1参数的计算123.4.2仿真与幅频特性测量12第四章制作与调试144.1制作144.2调试144.2.1低通滤波器调试144.2.2高通滤波器调试154.2.3带通滤波器调试164.2.4带阻滤波器的调试16第5章总结17致18参考文献19附录20第1章概论1.1 选题依据根据所学的专业和自己的爱好，采用数电、模电知识来完成有源滤波器的设计。
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。
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R1B Anew Aold R1A R1B R1 A R1B R1
电路连接如图 5 所示。
图 5 二阶压控电压源带通滤波器等值法原理图 2、自己推导的设计方法 假设 R1 / R2 r 2 ， R1 / R3 2 ， C1 C 2 C ，则
1 2 wo R2C r K H 0 BP 1 (1 K ) 2 2 r 2 1 2 Q 1 2 K 2r 1 1 r
模拟电路设计实战宝典（侯长波）
一、低通滤波器的设计
低通滤波器的设计是已知 wo （ - 3dB 截止频率） 、 H 0 LP （直流增益） 、 Q （在 - 3dB 截止频 率时的电压放大倍数与通带放大倍数数值之比） 三个参数来设计电路， 可选的电路形式为压 控电压源低通滤波器和无限增益多路反馈低通滤波器。下面分别介绍： （一）二阶压控电压源低通滤波器
K 3
1 1 3 1.5858 Q 0.707
换算成对数为 20 lg 1.5858 4.005dB
取 R A 1k ，则 R B 585.8 ，取标称值 590Ω （3）如果修改增益为 1，则
R1B 1 1.5858 R1A R1B R1A R1B 15.915k
式中， K 1
RB RA
由上式可知，可通过先调整 R1 来先调整 wo ，然后通过调整 K 来调整 Q 值。 1、等值元件 KRC 电路设计 如果 Q 2 3 ，令 R1 R2 R3 R 和 C1 C 2 C ，简化上述各式，则 2 wo RC K H 0 BP 4K 2 Q 4K
由上式可知， 为了将增益从现在的 Aold 降到另一个不同的值 Anew ， H 0 LP 值依赖于 Q 值大小。 应用戴维南定理，用分压器 R1 A 和 R1B 取代 R1 ，同时确保 wo 不受替换的影响，需符合
下式：
R1B Anew Aold R1A R1B R1 A R1B R1
1) C 2
R 2QH 0 LP R 2Q( H 0 LP 1)
（6） R2
（7） R3
R 2Q
模拟电路设计实， 要求其截止频率 f 0 为 10kHz，Q 0.707 ， 通带增益 H=10，
f f 0 处的衰减速率不低于 40dB/10 频程，截止频率和增益等的误差要求在±10%以内。
电路连接如图 2 所示。
图 2 二阶压控电压源低通滤波器等值法原理图 2、参考运算放大器应用技术手册 （1）选取 C1 （2） R
1 1 w0 C1 2f 0 C1 1 ( H 0 LP 1) 4Q 2
（3）电容扩展系数 m （4） C 2 mC1 （5） R1 2QR （6） R2
计算可得
R1 A 25.239k R1B 43.084k
3．如果有灵敏度的要求，再进一步根据灵敏度对元件参数值的误差和稳定性提出限制。
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【范例 2 】设计一低通滤波电路，要求其截止频率 f 0 为 10kHz， Q 0.707 ，直流增益 截止频率和增益等的误差要求在± H 0 LP =10， f f 0 处的衰减速率不低于 40dB/10 频程， 10%以内。 1．首先选择电路形式，根据设计要求确定滤波器的阶数 n 。 （1）由衰减速率要求 20 ndB /十倍倍频≥40dB/十倍频程，算出 n = 2。 （2）根据题目要求，选择二阶压控电压源低通有源滤波电路形式。 2．根据传输函数等的要求设计电路中相应元器件的具体数值。 （1）根据滤波器的特征频率 f 0 选取电容 C 和电阻 R 的值。 电容 C 的大小一般不超过 1uF，电阻 R 取值为 kΩ数量级。表 1 给出截止频率 f 0 与电 容值的选择参考对照表。 表 2 截止频率与所选电容的参考对照表
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令 w0
1 ，则 R2C
1 2 r2 K H 0 BP 1 (1 K ) 2 2 r 2 1 2 Q 1 1 1 K 2 2 r r
求解上述方程可得
f0
C
10~100Hz 1~0.1uF
0.1~1kHz 0.1~0.01uF
1~10kHz 0.01~0.001uF
10~100kHz 1000~100pF
（1）选取 C2，设电容 C2 的取值为 1nF，则
R
1 1 15.915k Ω 2f 0 C 2 10 10 3 1 10 9
3Q H 0 BP 1 K Q 2 3Q H 0 BP 1 r H 0 BP 3 Q 1 2 H 0 BP
设计步骤为： （1）选取 C （2） R2
1 1 w0 C 2f 0 C
（3） R1 r 2 R2 （4） R3 R1 r2 R2
1 （2） C1 4 Q 2 ( H 0 LP 1)C 2 4 11 1nF 22nF 2
（3） R1
R 15.915 1.126k 2QH 0 LP 2 0.707 10 R 15.915 1.023k 2Q( H 0 LP 1) 2 0.707 （ 10 1）
f0
C
10~100Hz 1~0.1uF
0.1~1kHz 0.1~0.01uF
1~10kHz 0.01~0.001uF
10~100kHz 1000~100pF
设电容 C 的取值为 1nF，
R
1 1 15.915k 2f 0 C 2 10 10 3 1 10 9
取标称值， R 16k （2）根据 K 确定电阻 R A 和 R B 的值
3．如果有灵敏度的要求，再进一步根据灵敏度对元件参数值的误差和稳定性提出限制。
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（二）二阶无限增益多路反馈低通滤波器
图 3 二阶无限增益多路反馈低通滤波器原理图
Q H 0 LP wo R3 R1 1
R2 C1 R3 C 2 C1 C 2
2
R2 R3 R1 R3 R2 R2 R3
由上式可知，可通过先调整 R3 来先调整 wo ，然后通过调整 R1 来调整 Q值。 参考运算放大器应用技术手册 （1）选取 C2 （2） R
1 1 w0 C 2 2f 0 C 2
2
（3） C 1 4 Q （5） R1
(H
0 LP
f0
C
10~100Hz 1~0.1uF
0.1~1kHz 0.1~0.01uF
1~10kHz 0.01~0.001uF
10~100kHz 1000~100pF
（1）选取 C1，设电容 C1 的取值为 1nF，则
R
1 1 15.915k 2f 0 C 2 10 10 3 1 10 9 1 1 ( H 0 LP 1) （ ） 10 - 1 9.5 2 4Q 4 0.707 2
（4） R2
（5） R3
R 15.915 11.256k 2Q 2 0.707
3．如果有灵敏度的要求，再进一步根据灵敏度对元件参数值的误差和稳定性提出限制。
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二、带通滤波器的设计
带通滤波器的设计是已知 wo （中心频率） 、 H 0 BP （谐振增益） 、Q （Q
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得出的设计方程为 2 RC wo K 4 2 Q R ( K 1) R A B 由上式可知，K 值依赖于 Q 值大小。
为了将增益从现在的 Aold 降到另一个不同的值 Anew ，应用戴维南定理，用分压器 R1 A 和 R1B 取代 R1 ，同时确保 wo 不受替换的影响，需符合下式：
（2）电容扩展系数 m （3） C 2 mC1 9.5nF
（4） R1 2QR 2 0.707 15.915 22.512k （5） R2
R 15.915 1.1848k 2Qm 2 0.707 9.5
（6）选取 R A =1kΩ，则 R B （ H 0 LP 1） R A 9 k
R 2Qm
（7）选取 R A ，则 R B （ H 0 LP 1） R A
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【范例 1】 设计一低通滤波电路，要求其截止频率 f 0 为 10kHz， Q 0.707 ， f f 0 处 的衰减速率不低于 40dB/10 频程，截止频率和增益等的误差要求在±10%以内。 设计步骤： 1．首先选择电路形式，根据设计要求确定滤波器的阶数 n 。 （1）由衰减速率要求 20 ndB /十倍倍频≥40dB/十倍频程，算出 n = 2。 （2）根据题目要求，选择二阶压控电压源低通有源滤波电路形式。 2．根据传输函数等的要求设计电路中相应元器件的具体数值。 （1）根据滤波器的特征频率 f 0 选取电容 C 和电阻 R 的值。 电容 C 的大小一般不超过 1uF，电阻 R 取值为 kΩ数量级。表 1 给出截止频率 f 0 与电 容值的选择参考对照表。 表 1 截止频率与所选电容的参考对照表
1．首先选择电路形式，根据设计要求确定滤波器的阶数 n 。 （1）由衰减速率要求 20 ndB /十倍倍频≥40dB/十倍频程，算出 n = 2。 （2）根据题目要求，选择无限增益多路反馈低通有源滤波电路形式。 2．根据传输函数等的要求设计电路中相应元器件的具体数值。 （1）根据滤波器的特征频率 f 0 选取电容 C 和电阻 R 的值。 电容 C 的大小一般不超过 1uF，电阻 R 取值为 kΩ数量级。表 1 给出截止频率 f 0 与电 容值的选择参考对照表。 表 3 截止频率与所选电容的参考对照表