二阶有源带通滤波器设计及参数计算讲课讲稿
二阶有源滤波器参数计算
二阶有源滤波器设计一．滤波器类型按照在附近的频率特性，可将滤波器分为以下三种：1.巴特沃兹响应优点：巴特沃兹滤波器提供了最大的通带幅度响应平坦度，具有良好的综合性能，其脉冲响应优于切比雪夫，衰减速度优于贝塞尔。
缺点：阶跃响应存在一定的过冲和振荡。
2.切比雪夫响应优点：与巴特沃兹相比，切比雪夫滤波器具有更良好的通带外衰减。
缺点：通带内纹波令人不满，阶跃响应的振铃较严重。
3.贝塞尔响应优点：贝塞尔滤波器具有最优的阶跃响应——非常小的过冲及振铃。
缺点：与巴特沃兹相比，贝塞尔滤波器的通带外衰减较为缓慢。
（注意：巴特沃兹及贝塞尔响应的3dB衰减位于截止频率处。
而切比雪夫响应的截止频率定义为响应下降至低于纹波带的频点频率。
对于偶数阶滤波器而言，所有纹波均高于0dB的直流响应，因此截止频点位于0dB衰减处；而对于奇数阶滤波器而言，所有纹波均低于0dB的直流响应，因此截止频点定义为低于纹波带最大衰减点。
）二．最常用的有源极点对电路拓扑1.MFB拓扑也称为无限增益拓扑或Rauch拓扑；适用于高Q值高增益电路；其对元件值的改变敏感度较低。
2.Sallen-Key拓扑下列情况时，使用效果更佳：对增益精度要求较高；采用了单位增益滤波器；极点对Q值较低（如：Q<3）；（特例：某些高Q值高频率滤波器若采用MFB拓扑，则C1值须很小以得到合适的电阻值。
而由于寄生电容干扰使得低容值将导致极大干扰）。
（注意：MFB拓扑不能用于电流反馈型运放，而S-K拓扑电压、电流反馈型运放均可；差分放大器只能采用MFB拓扑；S-K拓扑的运放输出阻抗随频率增加而增加，故通带外衰减能力受限，而MFB 拓扑则无此问题。
）三．滤波器设计步骤1.根据应用场合确定滤波器响应类型和电路拓扑；2.确定截止频率、阶数、Q值等参数，通过滤波器设计软件得到电路及相应R、C参数；3.通过仿真实现并检验上步得到的电路能否满足设计参数要求，并进行相应优化修改；（优化方法：等比例缩放法。
二阶RC有源低通高通带阻滤波器的设计_电子技术课程设计报告
电子技术课程设计报告二阶RC有源滤波器的设计目录第一章设计任务与要求 (3)1.1 设计任务 (3)1.2 设计要求 (3)第二章设计方案 (3)2.1 总方案设计 (3)2.1.1 方案框图 (3)2.1.2 子框图的作用 (3)2.1.3 方案选择 (4)第三章设计原理与电路 (6)3.1 单元电路的设计 (6)3.1.1 原理图设计 (6)3.1.2 滤波器的传输函数与性能参数 (8)3.2 元件参数的计算 (10)3.2.1 二阶低通滤波器 (10)3.2.2 二阶高通滤波器 (10)3.2.3 二阶带通滤波器 (10)3.2.4 二阶带阻滤波器 (11)3.2 元器件选择 (11)3.3 工作原理 (12)第四章电路的组装与调试 (12)4.1 MultiSim电路图 (13)4.2 MultiSim仿真分析 (15)第五章设计总结 (19)附录 (20)附录Ⅰ元件清单 (20)附录Ⅱ Protel原理图 (20)附录Ⅲ PCB图（正面） (21)附录Ⅳ PCB图（反面） (22)参考文献 (23)第一章设计任务与要求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、高通、带通、带阻)；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。
1.2 设计要求1、分别设计二阶RC低通、高通、带通、带阻滤波器电路，计算电路元件参数，拟定测试方案和步骤；2、在multisim里仿真电路，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；5、写出设计报告。
第二章设计方案2.1 总方案设计2.1.1方案框图图2.1.1 RC 有源滤波总框图2.1.2子框图的作用1 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。
二阶滤波电路PPT课件
0
传递函数为 Av
频率响应为
以上各式中
s
1 sC2R2Rf
Av 1 (
Rf / R1
(1 1 1 R1Avp R2 Rf
f )2 j 1 f
f0
Q f0
)
s2C1C2 R2 Rf
f0 2π
1 C1C2 R2 Rf
Avp
Rf R1
Q (R1 ∥ R2 ∥ Rf )
C1 R2Rf C2
有源高通滤波器
例1: 要求二阶压控型LPF的f0 400 Hz, Q值为0.7，
试求电路中的电阻、电容值。
解：根据f 0 ，选取C再求R。 1. C的容量不易超过1μ F 。
因大容量的电容器体积大，
价格高，应尽量避免使用。
取
C 0.1μ F , 1k R 1M ,
f0
1 2π RC
2π
1 R 0.1106
+ . Vi
•
V
0
1
1 SRC
•
Vi
-
n 1/(RC+.)，
称C 特征频率Vo
-
3.幅频响应
A(s) V0 (s) A0 Vi (s) 1 S
n
A(
j )
V0 ( j ) Vi ( j )
1
A0
j(
)
n
A( j) V0 ( j) Vi ( j )
A0
1 ( )2 n
一阶LPF的幅频特性曲线
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
电子线路课程设计二阶有源带通滤波电路
二阶有源带通滤波电路绪论在过去的一个多世纪里，人类的科学文明发生了翻天覆地的变化，特别是以物理学为主导的科技革命的爆发，使得人类的生活方式产生了由头到底的彻底改变。
电视，电话，飞机，卫星等一系列以前只有在科幻作品中才会出现的东西一样一样的诞生了。
从基因工程“让人活到一千岁”的梦想，到纳米技术“包你穿衣不用洗”的诺言；从人工智能“送你一只可爱机器狗”的温馨，到转基因技术“让老鼠长出人耳朵”的奇观。
不断有新的科技在诞生，每一个新科技的发现都会让人们欣喜若狂，因为，这些新科技正在逐步地改善我们的生活，让我们更加了解自己。
我们坚信——科技不仅改变命运，还可改变未来。
对于我们这一代人，对社会的普遍感觉是竞争意识强了。
科普知识是我们关注的焦点，爱因斯坦、霍金、比尔·盖茨是我们心目中的明星，计算机科学、现代物理和化学动态更是无时不牵动着我们。
我们已经明白科技的重要性，也知道了科技的普遍性。
虽然科技创造新生活的前景引人遐思，令人神往。
但是归根结底是要靠我们共同的努力实现的。
作为社会未来建设的中坚，我们这一代年轻人肩上的担子的确不轻，新的机遇总是伴着风险与挑战，但是，我们不会轻易地说放弃，因为我们年轻，因为我们衣袂飞扬。
回望文明的历程，是科技之光扫荡了人类历史上蒙昧的黑暗，是科学之火点燃了人类心灵中的熊熊的希望；科技支撑了文明，科技创造着未来，而未来在我们手中。
让我们成为知识的探索者，让我们在未知的道路上漫游，让我用我们的创造力将我们居住的世界变得更美好。
人类社会的每一次社会的变革都是源于科技的发展。
今天，作为大学生的我们充满了学科学、用科学的浓烈的氛围、洋溢着求创新、共进步的热情。
面对着茫茫碧水，背靠着巍巍虞山。
作为电子本科生的我们会用我们的青春热情共同构建我们美丽的未来。
电子技术实验系列课程是为适应培养素质型人才的需要而设置的一门工程应用能力训练课程。
本课程既重视基本技能，基本测试方法的训练，又适应电子技术发展的需要。
二阶有源带通滤波电路
二阶有源带通滤波电路二阶有源带通滤波电路是一种常见的电子电路，它能够在一定频率范围内通过信号，同时阻隔其他频率的信号，常用于音频处理、通信系统等方面。
本文将从以下几个方面详细阐述二阶有源带通滤波电路的原理、设计和应用。
第一步，阐述有源滤波器的基本原理。
有源滤波器是利用运算放大器的放大作用来实现滤波的电路，因此其具有较高的增益和稳定性，能够在较宽的频率范围内实现滤波，同时还能够通过调整电路参数来实现所需的滤波特性。
基本的有源滤波器包括有源低通滤波器、有源高通滤波器、有源带通滤波器和有源带阻滤波器。
第二步，讲解二阶有源带通滤波电路的设计。
在二阶有源带通滤波电路中，通常采用两个运算放大器进行级联，构成一个二阶电路结构。
在电路的输入端和输出端之间，通过一个带通滤波器来实现所需的频率范围内的有源增益，同时阻隔其他频率范围的信号。
该电路的设计主要包括电路参数的选择和运算放大器的配置等方面。
在参数设计时需要确保所选参数能够滤除杂波和噪声的同时保持信号的快速响应，同时在运算放大器的配置中要考虑放大器的增益和带宽等特性。
第三步，介绍有源带通滤波器的应用。
有源带通滤波器广泛应用于音频处理、无线通信系统、雷达信号处理等方面。
在音频处理中，可以通过有源带通滤波器来实现音乐合成、均衡器、调音台等功能，使得音频效果更加优美；在无线通信系统中，有源带通滤波器不仅能够滤除杂波和噪声，还能够增强所需频段的信号强度，提高系统的信号传输质量；在雷达信号处理中，有源带通滤波器能够滤除多普勒杂波和敌我干扰等干扰信号，提高雷达探测和目标识别的准确性。
通过以上三个方面的介绍，我们可以基本了解二阶有源带通滤波电路的原理、设计和应用。
二阶有源带通滤波电路在电子技术领域中有着广泛的应用，可以有效地滤除杂波、噪声和干扰信号，保持所需信号的清晰度和稳定性。
实用文库汇编之二阶有源带通滤波器设计及参数计算
作者：蛇从梁作品编号：125639877B 550440660G84创作日期：2020年12月20日实用文库汇编之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作者：蛇从梁作品编号：125639877B 550440660G84创作日期：2020年12月20日。
模电课程设计：二阶有源带通滤波器
模电课程设计：二阶有源带通滤波器课程设计任务书学生姓名：XXX 专业班级：电信XX指导教师：曾刚工作单位：信息工程学院题目：有源带通滤波器初始条件：具备模拟电子电路的理论知识；具备模拟电路基本电路的设计能力；具备模拟电路的基本调试手段；自选相关电子器件；可以使用实验室仪器调试。
要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、设计一个有源带通滤波器。
2、通带范围为50HZ-20KHZ，带内电压变化小于0.5dB 。
3、自制直流电源。
4、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书时间安排：十八周一周，其中3天硬件设计，2天硬件调试指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要........................................................................................................................... ....................... I 1 有源带通滤波器理论设计 (1)1.1简介 (1)1.2工作原理 (1)1.3 二阶有源滤波器设计方案 (2)1.3.1原理图 (2)1.3.2低通滤波电路 (2)1.3.3高通滤波电路 (3)1.3.4原件参数选取 (4)2 二阶有源滤波器实际仿真与测试 (5)3 误差分析 (7)3.1 元器件误差 (7)3.2运放的性能 (7)3.3仪器误差 (7)3.4直流稳压电源供电误差 (7)4 直流稳压电源设计 (8)5 心得体会 (9)参考文献 (10)致谢 (11)摘要在《模拟电子技术基础》的学习基础上，针对课设要求，设计有源带通滤波器，计算出符合条件要求的原件参数，通过Multisim仿真和焊接完电路后的实际测量数据，验证参数的取值。
关键词：有源带通滤波器参数Multisim仿真1 有源带通滤波器理论设计1.1简介带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带阻滤波器的概念相对。
multisim仿真教程 二阶带通滤波器ppt
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6、意志坚强的人能把世界放在手中像 泥块一 样任意 揉捏。 2020年 12月10 日星期 四上午 2时21 分57秒0 2:21:57 20.12.1 0
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7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我 。。20 20年12 月上午 2时21 分20.12. 1002:2 1December 10, 2020
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3、越是没有本领的就越加自命不凡。 20.12.1 002:21: 5702:2 1Dec-20 10-Dec-20
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4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的 错儿。 02:21:5 702:21: 5702:2 1Thursday, December 10, 2020
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5、知人者智，自知者明。胜人者有力 ，自胜 者强。 20.12.1 020.12. 1002:2 1:5702: 21:57D ecembe r 10, 2020
则有
A(S)
S2
AO
1 Q
S O
0
Q
S
2 0
AO
1 Q
S
0
( S )2 1 S
O
Q O
1
（3.6.2）
式（3.6.2）为二阶带通滤波器传递函数的典型
表达式。其中ω0为中心角频率。
3.6.2二阶有源带通滤波器特性分析
一个二阶有源带通滤波器电路如图3.6.1所示。 启动仿真，点击波特图仪，可以看见二阶有源 带通滤波器的幅频特性如图3.6.2所示。
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8、业余生活要有意义，不要越轨。20 20年12 月10日 星期四 2时21 分57秒0 2:21:57 10 December 2020
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9、一个人即使已登上顶峰，也仍要自 强不息 。上午 2时21 分57秒 上午2时 21分02 :21:572 0.12.10
二阶有源滤波器计算器
二阶有源滤波器计算器首先，我们假设使用一个运算放大器作为有源滤波器的放大器。
运算放大器具有非常高的增益和输入阻抗，可以起到放大输入信号的作用。
H(s)=K/(s^2+βs+ω0^2)其中，H(s)表示滤波器的传递函数，s是频率的复变量，K是放大器的增益，β是阻尼系数，ω0是共振频率。
为了计算传递函数，我们需要确定放大器的增益K和阻尼系数β。
放大器的增益K可以通过选择合适的电阻和电容来设置。
例如，我们可以使用一个电阻和一个电容来构造一个低通滤波器，或使用两个电阻和一个电容来构造一个高通滤波器。
阻尼系数β可以通过调整电阻和电容来设置。
较小的β值将导致较高的共振峰，而较大的β值将导致较宽的带宽但较低的共振峰。
共振频率ω0可以通过选择合适的电阻和电容来设置。
共振频率是滤波器响应的中心频率，决定了滤波器的通带、阻带和带宽。
总的来说，设计一个二阶有源滤波器需要确定以下参数：1.放大器的增益K2.阻尼系数β3.共振频率ω0根据所需的滤波器特性，可以选择合适的电阻和电容值来设置这些参数。
一些常见的滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
示例：假设我们要设计一个二阶低通滤波器，希望截止频率为1kHz，增益为10倍。
首先，我们可以选择一个适当的阻尼系数β值，例如0.707、然后，根据截止频率和阻尼系数，我们可以计算共振频率ω0。
ω0 = 2 * π * fc其中，fc是截止频率。
例如，如果fc = 1kHz，则ω0=2*π*1kHz=6.28kHz接下来，我们可以选择一个适当的放大器增益K值，例如10。
然后，我们可以使用这些参数来计算滤波器的传递函数。
H(s)=10/(s^2+0.707s+6.28^2)通过计算传递函数，我们可以了解滤波器的频率响应和幅频特性。
最后，我们可以选择适当的电阻和电容值来实现滤波器。
例如，可以选择100Ω的电阻和1μF的电容来设置滤波器的参数。
请注意，这只是一个示例，并且具体的计算取决于所需的滤波器类型和特性。
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则有
A(S)
S2
AO
1 Q
S O
0
Q
S
2 0
AO
1 Q
S
0
( S )2 1 S
O
Q O
1
（3.6.2）
式（3.6.2）为二阶带通滤波器传递函数的典型
表达式。其中ω0为中心角频率。
3.6.2二阶有源带通滤波器特性分析
一个二阶有源带通滤波器电路如图3.6.1所示。 启动仿真，点击波特图仪，可以看见二阶有源 带通滤波器的幅频特性如图3.6.2所示。
• 13、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异 纸上画饼充饥，无补于事。Thursday, December 10, 202
010-Dec-2020.12.10
• 14、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自 己眷恋了。20.12.1002:21:5710 December 202002:21
图3.6.2 二阶有源带通滤波器的幅频特性
图3.6.3 二阶有源带通滤波器AC Analysis仿真分析结果
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1、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。20.1 2.1020. 12.10Thursday, December 10, 2020
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2、阅读一切好书如同和过去最杰出的 人谈话 。02:2 1:5702: 21:5702 :2112/ 10/2020 2:21:57 AM
2020 2:21:57 AM02:21:572020/12/10
• 11、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。12/10/
谢 谢 大 家 2020 2:21 AM12/10/2020 2:21 AM20.12.1020.12.10
• 12、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。10-Dec-2010 December 202020.12.10
第1讲二阶有源滤波器
Ch2 二阶有源滤波器2.1引言——关于“滤波”滤波器——在强电、弱电、信号处理领域应用十分普遍。
“波”——狭义上指随时间呈规律变化的电压、电流。
广义上指一些含有特定信息的信号，而这些信号未必是具体的波形，如：图像。
滤波——本质上就是从被噪声畸变和污染了的信号中提取原始信号所携带的信息的过程。
滤波器——实现滤波功能的具体电路。
种类很多，可以从不同角度分类。
2.1.1 滤波器分类1. 模拟滤波器与数字滤波器——从被处理的信号形态分。
现代电路理论主要探讨模拟滤波器。
1.1 模拟滤波器按照信号的连续性——可分为连续时间滤波器、取样数据滤波器。
1.2 模拟滤波器按照器件类型——又分为有源滤波器、无源滤波器按照电路功能——又分高通、低通、带通、带阻、全通滤波器。
按滤波函数的阶数——又分高阶滤波器、低阶滤波器。
1）无源滤波器：由R、L、C元件构成特定结构的电路，一般有RC型、LC型。
通常L 体积大，参数精度不高，可选择的器件种类少，R、C元件体积小，性能稳定，参数比较精确小功率滤波器常用RC型，但较大功率滤波器常用LC型。
常见的滤波器有：一阶o；Lu o二阶o；o；o高阶o；2）有源滤波器——用有源器件（如集成运算放大器）和RC元件代替电感，构成滤波器。
优点：体积小、重量轻、价格低；易集成、可靠新高；可以提供增益补偿缺点：频率范围受有源器件（运放等）有限带宽的限制；受元器件容差及漂移的影响较大，灵敏度高。
3）开关电容滤波器——由于集成电路技术难以制作较大阻值的电阻，有源RC滤波器难于高度集成，用开关和电容组合可以等效电阻，而开关、电容和有源器件都可以利用CMOS 工艺全集成实现，而且具有比较高的精度，是当前最通用的一种滤波器。
4）其他滤波器——全集成滤波器，如MOSFIT-C滤波器，跨导电容滤波器，开关电容和开关电流滤波器，基于电流传输器的滤波器，对数域滤波器等。
发展方向是高频、低电压、低功耗。
2 . 频域滤波和非频域滤波1）频域滤波器——让信号在通频带内的频率分量通过，让在截止频带内的频率分量不能通过．或受到尽可能大的衰减。
二阶有源带通滤波器的课程设计
摘要在学习《模拟电子技术基础》的基础上，针对课程设计要求，设计一个通带为0.833KHz、中心频率为5KHz、品质因素为6、最大增益为2的带通滤波器，选择有源滤波器的快速设计法为设计方案，计算出该方案需要的电阻、电容、运算放大器参数，通过Multisim软件仿真和电路板的制作，对所选的方案进行调试，验证方案的正确性，并将实际设计的滤波器与仿真得到的滤波器进行比较，分析误差产生的原因。
关键字：带通；滤波器；快速设计法；Multisim仿真；调试；分析误差目录引言 (3)1.设计任务及要求 (3)2.方案选择 (3)3. 二阶有源带通滤波器理论设计 (4)3.1 简介 (4)3.2 工作原理 (4)3.3 传递函数及性能参数 (5)3.4 器件参数的选取 (6)3.5 Multisim仿真及仿真数据处理 (6)4. 电路板的制作 (8)4.1 原理图和PCB图的绘制 (8)4.2 电路板制作过程 (9)5. 电路板的调试 (10)5.1 调试的仪器 (10)5.2 调试过程及结果 (10)5.3 调试所遇到的问题 (13)5.4 调试误差分析 (13)6. 结论 (13)谢辞 (15)参考文献 (16)附录 (17)引言本论文主要讨论信号的处理电路，其中一种电路称为模拟滤波器，模拟滤波器的主要功能是传送输入信号中有用的频率成分，衰减或抑制无用的频率成分，本文主要研究由电阻、电容和运算放大器组成的有源带通滤波电路，其原理是通过对电容、电阻参数的配置，使得模拟滤波器对频率在通带内的频率分量呈现很小的阻抗，而对频带外的频率分量呈现很大的阻抗，这样当负载电流信号通过该模拟带通滤波器的时候就可以把通带内的信号提取出来，把通带外的信号去除。
本论文介绍了使用查表归一快速设计有源滤波器的方法设计二阶有源带通滤波器的详细步骤，并对设计过程中所要处理的数据及图像进行详细地列举、分析。
1.设计任务及要求1）设计一个模拟带通滤波器；2）参数自定；3）调整并记录滤波器的性能参数及幅频特性；2.方案选择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者抑制。
二阶高通有源滤波器讲解
模拟电子技术课程设计报告书课题名称 二阶有源高阶滤波器的设计 姓 名谢祥丹学 号 1412501-08※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※2014级电子科学与技术专业 模拟电子技术课程设计院、系、部通信与电子工程学院专业电子科学与技术指导教师蒋冬初2016年1月14日二阶有源高通滤波器的设计1 设计目的（1）熟悉二阶有源滤波电路幅频特性和相频特性。
（2）学会二阶有源滤波电路的快速设计方法。
（3）掌握二阶有源滤波电路的调试及幅频特性和相频特性的测试方法。
2 设计思路（1）设计一个下限截止频率为21kHZ二阶有源高通滤波电路。
（2）选择合适的运算放大器以及合适的电容电阻，并使之构成完整的电路图。
（3）进行相关的调试工作。
3 设计过程二阶有源高通滤波器由直流稳压电源电路，二阶高通滤波器电路组成。
总设计图如图1所示：图1 总设计图3.1方案论证根据设计任务要求设计一个二阶高通滤波电路，频率高于25KHz的信号可以通过，而低于25kHz的信号衰减。
由输出量与输入量之比为传递函数：即 A(s)=A(vf)*S^2/(S^2+W(c)/Q*S+W(c)^2)式中 W(c)=1/RCQ=1/(3-A(vf))电路中既引用了正反馈，又引入了负反馈。
当信号频率趋于零时，反馈很弱；当信号趋于无穷大时，由于RC的电抗很大，因而Up(s)趋于零。
所以，只要正反馈引入得当，就既可能在f=f0时使电压放大倍数数值增大，又不会因为负反馈过强而产生自激振荡。
同相输入端电位控制由集成运放和R1,R2组成的电压源，故称为压控电压滤波电路。
同时该电路具有减少、增益稳定、频率范围宽的优点。
电路中C、R构成反馈网络3.2电路设计（1）设计原理二阶高通滤波器的特点是，只允许高于截止频率的信号通过。
二阶高通滤波器的理想物理模型如图2所示R1图2 二阶高通滤波器的理想电路图（2）设计分析二阶有源高通滤波电路图如图2所示，由图可见，它是有两节RC滤波电路和同相比例放大电路组成，其特点是输入阻抗高，输出阻抗低。
二阶有源带通滤波器
院、系、部
通信与电子工程学院
专业
电子科学与技术
指导教师
蒋冬初
2013年12月26日
一、设计任务及要求：
设计任务：
设计一个二阶有源带通滤波器
要求：
1.带通滤波器的通带增益为 ，中心频率为 ，品质因素 。
2设计电路具有元器件少，增益稳定，幅频响应好等特点
指导教师签名：
2013年12月日
(3)实验调整并修改电容，电阻值，测量滤波器的性能参数，绘制幅频特性。
表2 电路的设计表 二阶带通滤波器设计表
性能参数
设计表
电路元件值（Q=0.707）
Av=2 R1=15.92K R2=15.92K R3=31.83K
R4=-20K R5=11.72K
注意事项
（1）电阻的标称值竟可能近似于设计值，尽可能采用金属膜电阻及容差小于10%的电容。
6理论计算
1）二阶带通滤波电路
表3测量分析二阶带宽电路幅频特性
R1
R2
R3
R4
R5
U
Aumf/dB
测量值
Fh/Hz
测量值
Fh/Db
理论值
15.82k
15.92k
31.83k
20k
11.72k
0.01u
-2.3
1.932
1.932
2)理论值计算与分析
①
S=
②
③ +
2）放大器的作用
在电路中运用了通向输入运放，其闭环增益RVF=1+R5/R4，同相放大器具有输入阻抗高，输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大级。
3）反馈网络的作用
将输出信号的一部分或者全部通过牧电路印相输入端，称为反馈，其中的电路称为反馈哦网络，反馈网络分为正负反馈。
《模拟电子技术基础》课程设计-二阶有源带通滤波器设计
《模拟电子技术基础》课程设计-二阶有源带通滤波器设计
一、背景介绍
滤波器是电子电路中比较常用的部件，它可以起到限制电路中某些频率信号的作用，从而达到指定频率及消隐其它频率信号的目的。
由于其可以灵活控制输出信号，因此将滤波器应用到各种电子元件设计中，尤其是各种传感器应用中，使其输出精确明确。
二、二阶有源带通滤波器
二阶有源带通滤波器是电子电路中最常用的滤波器。
它具有极高的非线性斜率，与各种多种模拟电路应用密切相关，如多调制，编解码，数字信号的发生和接收等。
它包括两个一阶有源元件，一个是放大器，一个是滤波器，他们两个相互耦合，形成了一个较大的滤波限制电路。
三、设计步骤
（1）确定滤波器的有效频率范围：在设计带通滤波器过程中，首先要确定滤波器的有效频率范围，以确保能够带通这个频率范围中的希望被处理的信号；
（2）确定滤波器的输入阻抗：滤波器的输入阻抗可以从外部而来，也可以从电路的内部而来；
（4）确定滤波器的放大器增益：由于放大器如何影响滤波器，因此需要确定放大器的增益，以使滤波器能够有效运行；
（5）确定滤波器的电源：需要确定滤波器的电源电压，以便让电路正常工作；
（6）完成实际布线：按照设计及电路原理图完成实际的布线，并完成滤波器的测试工作。
四、结论
本文简要介绍了二阶有源带通滤波器的相关内容，将滤波器实际应用到电子元件设计中，改善信号质量及抗干扰性能，是有效提高其性能的重要部件。
在实际设计过程中，需要充分考虑滤波器的各种参数，以便最终获得性能最佳的设计方案。
二阶有源滤波器参数计算
二阶有源滤波器设计一．滤波器类型按照在f=f0附近的频率特性，可将滤波器分为以下三种：1.巴特沃兹响应优点：巴特沃兹滤波器提供了最大的通带幅度响应平坦度，具有良好的综合性能，其脉冲响应优于切比雪夫，衰减速度优于贝塞尔。
缺点：阶跃响应存在一定的过冲和振荡。
2.切比雪夫响应优点：与巴特沃兹相比，切比雪夫滤波器具有更良好的通带外衰减。
缺点：通带内纹波令人不满，阶跃响应的振铃较严重。
3.贝塞尔响应优点：贝塞尔滤波器具有最优的阶跃响应——非常小的过冲及振铃。
缺点：与巴特沃兹相比，贝塞尔滤波器的通带外衰减较为缓慢。
（注意：巴特沃兹及贝塞尔响应的3dB衰减位于截止频率处。
而切比雪夫响应的截止频率定义为响应下降至低于纹波带的频点频率。
对于偶数阶滤波器而言，所有纹波均高于0dB的直流响应，因此截止频点位于0dB衰减处；而对于奇数阶滤波器而言，所有纹波均低于0dB的直流响应，因此截止频点定义为低于纹波带最大衰减点。
）二．最常用的有源极点对电路拓扑1.MFB拓扑也称为无限增益拓扑或Rauch拓扑；适用于高Q值高增益电路；其对元件值的改变敏感度较低。
2.Sallen-Key拓扑下列情况时，使用效果更佳：对增益精度要求较高；采用了单位增益滤波器；极点对Q值较低（如：Q<3）；（特例：某些高Q值高频率滤波器若采用MFB拓扑，则C1值须很小以得到合适的电阻值。
而由于寄生电容干扰使得低容值将导致极大干扰）。
（注意：MFB拓扑不能用于电流反馈型运放，而S-K拓扑电压、电流反馈型运放均可；差分放大器只能采用MFB拓扑；S-K拓扑的运放输出阻抗随频率增加而增加，故通带外衰减能力受限，而MFB拓扑则无此问题。
）三．滤波器设计步骤1.根据应用场合确定滤波器响应类型和电路拓扑；2.确定截止频率、阶数、Q值等参数，通过滤波器设计软件得到电路及相应R、C参数；3.通过仿真实现并检验上步得到的电路能否满足设计参数要求，并进行相应优化修改；（优化方法：等比例缩放法。
二阶有源带通滤波器的设计
设计任务书一、设计目的掌握二阶压控电压源有源滤波器的设计与测试方法二、设计要求和技术指标带通滤波器：通带增益 up A 2；中心频率：0f =1kHz ；品质因数Q=0.707.要求设计电路具有元件少、增益稳定、幅频响应好等特点。
2、设计内容及步骤（1）写出电路的传递函数，正确计算电路元件参数，选择器件，根据所选器件画出电路原理图，并用multisim 进行仿真。
（2）安装、调试有源滤波电路。
（3）设计实验方案，完成滤波器的滤波性能测试。
（4）画出完整电路图，写出设计总结报告。
三、实验报告要求1、写出设计报告，包括设计原理、设计电路、选择电路元器件参数、multisim 仿真结论。
2、组装和调试设计的电路检验该电路是否满足设计指标。
若不满足，改变电路参数值，使其满足设计题目要求。
3、测量电路的幅频特性曲线。
4、写出实验总结报告。
前言随着计算机技术的发展，模拟电子技术已经成为一门应用范围极广，具有较强实践性的技术基础课程。
电子电路分析与设计的方法也发生了重大的变革，为了培养学生的动手能力，更好的将理论与实践结合起来，以适应电子技术飞速的发展形势，我们必须通过对本次课程设计的理解，从而进一步提高我们的实际动手能力。
滤波器在日常生活中非常重要，运用非常广泛，在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的滤波器。
随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种滤波器。
用集成电路实现的滤波器与其他滤波器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高。
滤波器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
现在我们通过对滤波器器的原理以及结构设计一个带通滤波器。
我们通过对电路的分析，参数的确定选择出一种最合适本课题的方案。
在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。
RC有源滤波器设计1.1总方案设计1.1.1方案框图图1.1.1 RC有源滤波总框图1.1.2子框图的作用1 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。
multisim仿真教程二阶带通滤波器ppt
3.6.1二阶有源带通滤波器特性
设图3.4.1中，Y1＝R1， Y2＝R2， Y3＝SC1，
Y4＝SC2，Y5＝R3，将它们代入式（3.4.5），
可得到二阶有源带通滤波器的传递函数如下
A (S)
A UFSR 1 1 C 2
S2S R 3 1 C 1R 3 1 C 2R 1 1 C 2R 2 1 C 2(1A U)F R 1R R 1 2R 3C R 1 2C 2
（3.6.1）
令
AOR1C2R3 1 C 1R3 1 C2A R U11 C F2R2 1 C2(1A U)F
O
R1 R2 R1R2R3C1C2
Q
R 1R 2 R 1R 2R 3C 1C 2
R 1R 2(C 1C 2)C 1R 3R 2R 1(1A U)F
则有
A(S) S2
AOQ 1SO Q0 S02
图3.6.2 二阶有源带通滤波器的幅频特性
图3.6.3 二阶有源带通滤波器AC Analysis仿真分析结果
利用AC Analysis（交流分析）可以分析二阶有 源带通滤波器电路的频率特性如图3.6.3所示。 分析方法参考3.3.2 一阶有源低通滤波器的AC Analysis（交流分析）分析步骤。
改变信号源的信号频率，利用示波器也可以观 察到不同频率的输入信号通过带通滤波器的情 况。
图3.6.1 二阶有源带通2 1 S 1
O QO
（3.6.2）
式（3.6.2）为二阶带通滤波器传递函数的典型
表达式。其中ω0为中心角频率。
3.6.2二阶有源带通滤波器特性分析
一个二阶有源带通滤波器电路如图3.6.1所示。 启动仿真，点击波特图仪，可以看见二阶有源 带通滤波器的幅频特性如图3.6.2所示。
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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。