二阶高通滤波器的设计_(2)要点
二阶高通滤波器的设计 (2)
前言当今时代,随着科学技术的发展,先进的电子技术在各个近代学科门类和技术领域中有着不可或缺的核心地位。
以前的三次工业革命就使我们的社会发生了翻天覆地的变化,使我们由手工时代进入了现代的电器时代。
同时科技在国家的国防事业中发挥了重要的作用,只有科技发展了才能使一个国家变得强大。
而作为二十一世纪的一名大学生,不仅仅要将理论只是学会,更为重要的是要将所学的知识用于实际生活之中,使理论与实践能够联系起来。
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。
低通滤波器在现实生活中运用也十分广泛。
该种滤波器是只有在规定的频率范围内才能使信号通过,而且其电路性能稳定,增益容易调节。
利用这一性质不仅可以滤出有用信号且同时抑制无用信号。
工程上也常常用低通滤波器作信号处理、数据传递和抑制干扰等。
例如:无线电发射机使用低通滤波器阻塞可能引起与其它通信发生干扰的谐波发射;固体屏障也是一个声波的低通滤波器,当另外一个房间中播放音乐时,很容易听到音乐的低音,但是高音部分大部分被过滤掉。
我国现在有滤波器的种类和所覆盖的频率虽然基本上满足现有的各种电信设备。
但从整体而言,我国有源滤波器的发展比无源滤波器缓慢,尚未大量生产和应用。
我国电子产品要想实现大规模集成,滤波器集成化仍然是个重要课题。
第一章设计任务1.1二阶低通滤波器题目要求a)设计截止频率f=2kHz的滤波器b)输出增益Av=2c)要求用压控电压源型、无限增益多路反馈型两种方法第二章 系统组成及工作原理2.1 系统组成图 2.1 二阶低通滤波基础电路二阶低通滤波基础电路如图2.1所示,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 >>f 0时(f 0 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。
电子课程设计---二阶有源高通滤波器
长沙学院电子技术课程设计说明书题目有源高通滤波器设计系(部) 电子信息与电气工程系专业(班级) 光电2班姓名学号2013041216指导教师起止日期2015.6.1-2015.6.5模拟电子技术课程设计任务书长沙学院课程设计鉴定表目录一、有源高通滤波器的广泛应用 (5)二、 LM741EN芯片引脚功能及其应用 (5)LM741芯片引脚和工作说明: (5)三、有源高通滤波电路介绍及其工作原理 (6)1.滤波电路 (6)2.集成运放电路和反馈电路 (6)3.二阶有源高通电路框架图: (7)四、有源高通滤波电路的设计 (8)(1)设计方案 (8)(2)元器件参数计算和选择(截止频率的选定) (8)(3)对设计的电路进行仿真调试 (9)①仿真电路 (9)②波特图幅频特性 (10)③波特图相频特性 (10)④输入波形与输出波形比较(红色为输入波形,蓝色为输出波形) (11)五、有源高通滤波电路的扩展和改良 (13)四阶有源高通滤波电路 (13)利用记录仪观察波形数据 (13)六、实训总结 (14)七、参考文献 (14)一、有源高通滤波器的广泛应用滤波器是减少或消除谐波对电力系统影响的电气部件,广泛应用于电力系统、通信发射机与接收机等电子设备中,它能减弱或消除谐波的危害,对无用信号尽可能大的衰减,让有用信号尽可能无衰减的通过,从而纠正信号波形畸变。
所以,无论信号的获取、传输,还是信号的处理和交换都离不开滤波技术。
在近代电信设备和各类控制系统中,滤波器应用极为广泛,尤其是有源高通滤波器。
它在通讯、声纳、测控、仪器仪表等领域中有着广泛的应用,有源高通滤波器的优劣直接决定产品的优劣。
所以研究滤波器,具有重大意义。
二、LM741EN芯片引脚功能及其应用LM741EN是一种应用非常广泛的通用型运算放大器。
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。
具有广泛的共同模式,差模信号范围和低失调电压调零能力与使用适当的电位。
二阶高通滤波器的设计 (2)二阶高通滤波器的设计 (2)
前言当今时代,随着科学技术的发展,先进的电子技术在各个近代学科门类和技术领域中有着不可或缺的核心地位。
以前的三次工业革命就使我们的社会发生了翻天覆地的变化,使我们由手工时代进入了现代的电器时代。
同时科技在国家的国防事业中发挥了重要的作用,只有科技发展了才能使一个国家变得强大。
而作为二十一世纪的一名大学生,不仅仅要将理论只是学会,更为重要的是要将所学的知识用于实际生活之中,使理论与实践能够联系起来。
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。
低通滤波器在现实生活中运用也十分广泛。
该种滤波器是只有在规定的频率范围内才能使信号通过,而且其电路性能稳定,增益容易调节。
利用这一性质不仅可以滤出有用信号且同时抑制无用信号。
工程上也常常用低通滤波器作信号处理、数据传递和抑制干扰等。
例如:无线电发射机使用低通滤波器阻塞可能引起与其它通信发生干扰的谐波发射;固体屏障也是一个声波的低通滤波器,当另外一个房间中播放音乐时,很容易听到音乐的低音,但是高音部分大部分被过滤掉。
我国现在有滤波器的种类和所覆盖的频率虽然基本上满足现有的各种电信设备。
但从整体而言,我国有源滤波器的发展比无源滤波器缓慢,尚未大量生产和应用。
我国电子产品要想实现大规模集成,滤波器集成化仍然是个重要课题。
第一章设计任务1.1二阶低通滤波器题目要求a)设计截止频率f=2kHz的滤波器b)输出增益Av=2c)要求用压控电压源型、无限增益多路反馈型两种方法第二章系统组成及工作原理2.1 系统组成图 2.1 二阶低通滤波基础电路二阶低通滤波基础电路如图2.1所示,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(f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。
二阶高通滤波器的计算及设计_高国富
二阶高通滤波器的计算及设计_高国富------------------------------------------------------------------------------------------------二阶高通滤波器的计算及设计_高国富2003年第2期轻金属?59??相关技术?二阶高通滤波器的计算及设计高国富1,李巍1,杜丽2,赵韧2(1.兰州连城铝厂,甘肃兰州730335;2.沈阳铝镁设计研究院,辽宁沈阳110001)摘要:滤波装置分一阶、二阶、高通及C型四种。
高通滤波器主要滤13以上谐波。
该装置对某次频率以上呈现低阻抗。
本文从高通滤波器的原理出发,对其参数进行分析与推导,并举了实例。
关键词:高通滤波器;阻抗;频率中图分类号:TN713 文献标识码:B 文章编号:10021752(2003)02005904谐波对电力系统产生的危害是众所周知的。
国家为保证电能质量,对谐波源向系统注入点处的谐波电压、电流限制值作出了具体的规定。
颁发了《电能质量、公用电网谐波》标准。
因此,全国各行各业对用电质量都非常重视,谐波超标的企业纷纷上滤波装置,抑制谐波的方法可分为两大类:——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------?补偿的方法,设置LC滤波器。
?改造谐波源的方法:一是设法提高电力系统中主要的谐波源即整流装置的相数;二是采用高功率因数整流器。
本文就补偿的方法,设置LC滤波器进行探讨,LC滤波器通常分为单调谐滤波器和高通滤波器。
单调谐滤波器已经有许多论文对此进行了介绍和总结。
而且是最常用的,单对多个高次谐波而言,高通滤波器就显得更为重要。
高通滤波器也称为减幅滤波器。
通常分为四种型式:一阶,二阶,三阶和C型四种,现就最常用的二阶高通滤波器进行讨论。
4.9二阶RC高通滤波器的设计与测试
fc=25kHz
ui u0
ui (1V/div) u0(0.5V/div)
4 t(10s/div)
0.5
X1 0 0 360 =0.5/4*360 =45 X
ui 超前
二、测量仪器
1. 示波器
示波器是电子电路测量中最常见、使用最广泛的精 密仪器之一,它能精确测试各种交、直流信号,形象地 反映被测信号的特征。注意接地、AC、DC工作方式, 熟练掌握定量画波形的技能。
幅频特性:
+
ui
-
uo
-
∣H(jω)∣(dB)
H ( )
2 R 2C 2
9 2 R 2C 2 1 2 R 2C
2 2ห้องสมุดไป่ตู้
0
0
-20
-40
-60 -80 -100 -120
lgf
fc
国家工科电工电子基础教学基地
国 家 级 实 验 教 学 示 范 中 心
2.二阶高通滤波器
C C + R R
现代电子技术实验
4.9 二阶RC高通滤波器的设计与测试
国家工科电工电子基础教学基地
国 家 级 实 验 教 学 示 范 中 心
现代电子技术实验
一.实验目的
1、了解二阶高通滤波器的频率特性。 2、掌握网络频率特性测试的一般方法。 3、测量二阶RC高通滤波器的幅频特性和相频特性。
国家工科电工电子基础教学基地
ui 超前
四、实验报告要求
1、认真记录实验数据 2、用坐标纸定量描绘测试波形,正确标明相应坐标。
3、根据测量数据和波形,分析结果总结相关内容。
4、定量画出在fc时,输出和输入的相位差波形。
阶高通滤波器的设计
模拟电路课程设计报告设计课题:二阶高通滤波器的设计专业班级:电信本学生姓名:学号:69指导教师:设计时间: 1月 3日题目:二阶高通滤波器的设计一、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 截止频率f c =200Hz ; ③ 增益A V =2;④ 用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源(±12V )。
二、方案设计与论证二阶高通滤波器是容许高频信号通过、但减弱(或减少)频率低于截止频率信号通过的滤波器。
高通滤波器有综合滤波功能,它可以滤掉若干次高次谐波,并可减少滤波回路数。
对于不同滤波器而言,每个频率的信号的减弱程度不同。
其在音频应用中也使用低音消除滤波器或者噪声滤波器。
本设计为分别使用压控电压源和无限增益多路反馈两种方法设计二阶高通滤波器。
二者电路都是基于芯片ua741设计而成。
将信号源接入电路板后,调整函数信号发生器的频率,通过观察示波器可以看到信号放大了2倍。
现在工厂对于谐波的治理,应用最多的仍然是高压无源滤波器,高压无源滤波器有多种接线方式,其中单调谐滤波器及二阶高通滤波器使用最为广泛,无源滤波器具有结构简单、设备投资较少、运行可靠性较高、运行费用较低等优点,2.1设计一、用压控电压源设计二阶高通滤波电路与LPF 有对偶性,将LPF 的电阻和电容互换,就可得一阶HPF 、简单二阶HPF 、压控电压源二阶HPF 电路采用压控电压源二阶高通滤波电路。
电路如图2-1所示,参数计算为: 通带增益: 341R R Aup += Aup 表示二阶高通滤波器的通带电压放大倍数截止频率:RCf π210=品质因数:Av=1+R2/R1 232121C C R R fc π=2.2设计二、用无限增益多路反馈设计高通滤波电路。
其中: ss cL ω=,通带增益: 31C C A uo -= 截止频率: 232121C C R R fc π=品质因数:2321)321(R C C R C C C Q ++=31C C A uo -= , 232121C C R R fc π=up31A Q -=三、单元电路设计与参数计算3.1方案一:压控电压源二阶高通滤波电路Av=1+R2/R1=2 , 232121C C R R fc π==200令R1=10k ,则R2=10k又fc=200hz , 得出:C2=C3=0.47uf ;另取R=R4//R5=R3//R6=2//10=1.69K3.2方案二、用无限增益多路反馈设计高通滤波电路31C C A uo -= , 232121C C R R fc π= 设C1=0.22uf , 则C2=0.47uf又f=200hz 得出 :R1=3K,R2=20.0K至此得出了两种方案的参数,连接电路好即可.四、总原理图及元器件清单1.总原理图2.元件清单 直流源元件序号(名称) 型号 主要参数数量备注 变压器输入220V 、输出15V ,P=20W1个 带插头D 1——D 4 (二极管) 1N4007 各1个 保险管 Ip=0.5A 1个 电解电容C 1、2 3300uf/25V 2个 电解电容C 5、6220uf 2个 瓷介电容C 3、4、7、8 0、22uf 4个 集成块UA7411个方案一五、安装与调试1.焊接工具:电烙铁在已做好的电路板上涂一层助焊剂,对照原理图将元件安装在电路板上,检查元件位置是否正确。
二阶高通滤波器
高通滤波器的设计专 业: 应用电子技术班 级: 2010级 (1)班学 号: 201030210105姓 名: 焦义强指导老师: 黄磊目录前言....................................................................................................................... - 3 -第一章设计任务 ............................................................................................... - 4 -1.1 设计任务及要求......................................................................................... - 4 -1.2 设计目的..................................................................................................... - 4 -第二章滤波器的基本理论............................................................................. - 4 -2.1滤波器的有关参数...................................................................................... - 4 -2.2有源滤波和无源滤波.................................................................................. - 6 -2.3高通滤波器.................................................................................................. - 7 -第三章滤波系统中二阶高通滤波器设计 .............................................. - 7 -3.1压控电压源二阶高通滤波电路.................................................................. - 7 -3.2所需软件前面板(软面板)...................................................................... - 9 -3.3 所需电子元件............................................................................................. - 9 -3.4 电路连线图............................................................................................... - 10 -第四章二阶高通滤波电路的测试............................................................. - 11 -4.1 运放电路波形的输入与输出 .................................................................. - 11 -4.2 二阶高通运放的频率特性测试............................................................... - 12 -第五章结论 .................................................................................................... - 14 -5.1对本设计优缺点的分析............................................................................ - 14 -5.2结论与心得................................................................................................ - 14 -附录一 A741/LM741型运算放大器的资料 ............................................. - 15 -附录二参考文献 ............................................................................................. - 16 -前言滤波器可广义地理解为一个信号选择系统。
二阶高通滤波器的设计
二阶高通滤波器的设计二阶高通滤波器是一种常用的滤波器,可以去除信号中低频成分,保留高频成分。
设计一个高通滤波器,主要需要确定滤波器的截止频率和滤波器的类型。
在设计过程中,可以使用滤波器的电路图进行分析和计算,并使用软件工具进行模拟和验证。
一、滤波器的类型常见的二阶高通滤波器类型有Butterworth滤波器、Chebyshev滤波器和Bessel滤波器等。
每种滤波器都有不同的特点和应用。
在选择滤波器类型时,需要根据具体的需求和性能要求进行权衡和选择。
二、滤波器的截止频率滤波器的截止频率是指滤波器开始对信号进行滤波的频率。
在设计二阶高通滤波器时,可以根据具体的需求和信号特性来确定截止频率。
截止频率的选择通常涉及信号频谱分析和滤波器性能评估。
三、滤波器电路设计在设计滤波器电路时,可以选择多种电路结构,常见的有Sallen-Key电路、多项式电路、双有源RC电路等。
这些电路有不同的特点和性能,在设计时需要根据滤波器类型和截止频率进行选择。
四、滤波器参数计算在确定滤波器电路结构后,需要计算电路中各个元器件的数值,包括电容、电阻和放大器增益等。
可以使用传统的电路分析方法,如Kirchhoff电流和电压法进行计算。
也可以使用现代的电路仿真软件进行模拟和参数优化。
五、滤波器性能评估完成滤波器的设计和电路计算后,需要对设计的滤波器进行性能评估。
可以使用电路仿真软件进行波形分析和频谱分析,以验证滤波器的设计是否满足要求。
还可以进行实际电路实现和实测,对滤波器的性能进行验证。
六、设计优化及改进通过性能评估,如果发现滤波器的性能不理想,可以对设计进行优化和改进。
可以尝试调整滤波器电路中的元器件数值,或选择其他适合的滤波器类型和结构。
优化设计可以根据具体的需求和应用场景来进行。
总结:设计二阶高通滤波器需要确定滤波器的类型和截止频率,选择合适的电路结构,进行电路参数计算和性能评估,并进行优化和改进。
设计过程可以通过传统的电路分析方法和现代的电路仿真软件来完成。
二阶有源高能滤波器的设计
二阶有源高通滤波器的设计
一、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)掌握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其幅频特性和相频特性的测试方法。
二、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:
三、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
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。
二阶有源高通滤波电路:
a.通带增益
3.参数计算
电容器C1、C2的容量应在纳法数量级上,电阻的阻值应在几百千欧以内。
现选择电容大小C1=C2=2.2nF,则根据公式可得:
R1=R2=1/(2*π*fL*C)≈671欧,选择电阻671欧.与计算值有一点误差,所以,可能导致截止频率比84KHz稍有偏差。
所以选择:
R1=R2=671欧,C1=C2=2.2nF,Rf=9.1千欧,R1=9.1千欧,则:A0=1+Rf/R1=2
(符合Aup<3,能稳定工作)
四、实验结果
仿真电路图
仿真结果。
二阶有源高通滤波器
2013级《模拟电子技术》课程设计说明书二阶有源高通滤波器院、部:电气与信息工程学院学生姓名:方拓指导教师:张松华职称副教授专业:电气工程及其自动化班级:电气本1301班完成时间: 2015年6月20日《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、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程《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、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程摘要滤波电路是一种能使有用频率通过,同时抑制无用成分的电路,滤波电路种类很多,由集成运算放大器、电容和电阻可构成有源滤波器。
有源滤波器不用电感,体积小,重量轻,有一定的放大能力和带负载能力。
由于受到集成运算放大器特性的限制,有源滤波器主要用于低频场合。
有源滤波器有低通、高通、带通和阻带等电路,从滤波器的阶数可分为一阶和高阶,阶数越高,幅频特性越陡峭。
本设计为有源二阶高通滤波器。
本设计采用一般意义上的设计方案,即通过无源二阶高通滤波电路接入运放组成的放大电路,组成二阶有源RC高通滤波器,先根据设计方案计算出所需各元件参数,通过Multisim 10仿真得到具体的电路图,在由制图软件(Altium Designer summer 09)得到原理图,由原理图导入到PCB图中,得到我们所用的电路板。
其中包括了电子元件的新建和封装、打印、转印等步骤。
最后,焊接时应注意线是否导通、是否短路和有无虚焊等。
最终完成安装,进行调试。
调试结果表明电路仅能够实现信号的高通滤波。
关键词:二阶;有源;高通;滤波器目录1绪论 (18)1.1设计课题意义及背景 (18)1.2设计课题任务及要求 (18)1.3设计内容 (18)2设计原理及方案比较 (1)2.1设计原理 (1)2.2方案比较 (1)2.3设计方案 (3)2.4直流电压源的设计 (4)2.4.1设计要求 (4)2.4.2直流稳压电源工作原理 (4)3设计课题的参数选择 (5)3.1有源二阶高通滤波器 (5)3.1.1无源二阶RC高通滤波电路部分 (5)3.1.2运放部分 (5)3.2.1电源变压器 (6)3.2.2整流桥 (6)3.2.3滤波部分 (6)4仿真分析 (8)4.1仿真电路图 (8)4.2仿真数据及分析 (8)5制作与调试 (11)5.1安装与调试 (11)5.2调试 (11)5.3调试结果 (12)5.3.1直流电源调试结果 (12)5.3.2二阶有源高通滤波电路调试结果 (12)5.4 数据分析 (13)5.5 故障排查 (13)心得体会 (13)参考文献 (14)致谢 (15)附录 (16)附录A 电路原理图 (16)附录B 电路PCB图 (17)附录C 电路实物图 (17)附录C 元件清单 (18)1绪论1.1设计课题意义及背景电子技术是当今科技发展的热点,各先进国家无不把它放在优先发展的地位。
二阶带通滤波器的设计
二阶带通滤波器的设计二阶带通滤波器是一种滤波器,可以使特定频率范围内的信号通过,而将其他频率的信号抑制。
它通常由一个高通滤波器和一个低通滤波器级联组成。
在设计二阶带通滤波器时,需要确定滤波器的通带范围、通带增益、截止频率以及滤波器的类型等参数。
首先,我们需要确定滤波器的通带范围。
带通滤波器可以通过选择适当的通带上下限来实现。
通带上限和下限确定了滤波器在哪个频率范围内起作用。
例如,我们可以选择通带范围为500Hz到2kHz。
然后,确定滤波器的通带增益。
通带增益指的是滤波器在通带范围内的增益情况。
通常,滤波器的通带增益为0dB,表示不对信号进行增益或衰减。
但也可以根据实际需求,设置通带增益为正值或负值。
接下来,我们需要确定滤波器的截止频率。
截止频率是指信号衰减到一定程度的频率。
在带通滤波器中,我们需要选择低通滤波器和高通滤波器的截止频率。
低通滤波器的截止频率应高于通带上限,而高通滤波器的截止频率应低于通带下限。
一般来说,截止频率的选择应根据信号频谱分布和带宽要求来确定。
在选择截止频率之后,我们需要确定滤波器的类型。
常用的二阶带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。
它们在滤波器的通频带宽、衰减特性和相位响应等方面有不同的性能。
根据具体情况选择最适合的滤波器类型。
一旦确定了以上参数,我们可以开始设计二阶带通滤波器。
设计的主要步骤包括:1.设计低通滤波器:利用所选的滤波器类型,设计一个低通滤波器,其截止频率为所选的通带下限。
2.设计高通滤波器:同样地,利用所选的滤波器类型,设计一个高通滤波器,其截止频率为所选的通带上限。
3.级联滤波器:将低通滤波器和高通滤波器按级联方式连接,形成二阶带通滤波器。
4.调整参数:根据实际应用需求,调整滤波器的参数,如增益、截止频率等。
5.仿真和测试:利用计算机软件或硬件进行滤波器的仿真和测试,检查其频率响应和相位响应等性能是否满足要求。
总结起来,设计二阶带通滤波器需要确定滤波器的通带范围、通带增益、截止频率和滤波器类型等参数。
二阶高通滤波器
二阶高通滤波器在电子学和信号处理领域中,滤波器是一种用于选择特定频率范围内信号并抑制其他频率成分的电路或系统。
其中,高通滤波器是一类常见的滤波器,它可以通过限制频率低于截止频率的信号来实现滤波效果。
在高通滤波器中,二阶高通滤波器是一种具有较好性能和斜率的滤波器类型。
工作原理二阶高通滤波器通过将输入信号通入一个二阶滤波器电路,实现对低频信号的削弱,从而使高频信号得以通过。
该滤波器的主要特点是在截止频率附近有一个陡峭的过渡带,同时具有较高的抑制高频信号的能力。
通过适当设计电路参数,可以实现不同截止频率和通带范围内的高通滤波效果。
电路结构二阶高通滤波器的常见电路结构包括多种类型,如Sallen-Key滤波器和多级有源滤波器等。
其中,Sallen-Key滤波器是一种简单且常用的二阶滤波器,由运算放大器、电阻和电容组成。
其优点是电路简单、稳定性好、易于调节和设计。
参数设计在设计二阶高通滤波器时,关键参数包括截止频率、品质因子和增益等。
截止频率决定了高频信号通过的频率范围,品质因子反映了滤波器的频率选择性,增益则可以调节信号的幅度。
通过合理选择这些参数,可以实现对不同频率信号的有效过滤和处理。
应用领域二阶高通滤波器在各种电子系统中都有着广泛的应用,例如音频处理、通信系统、生物医学仪器和雷达系统等。
在这些领域中,高通滤波器可以用于滤除不需要的低频噪声,提取感兴趣的高频信号,改善系统性能和准确性。
总结二阶高通滤波器作为一种常见的滤波器类型,具有较好的滤波性能和设计灵活性,在电子学和信号处理领域有着重要的应用意义。
通过了解其工作原理、电路结构、参数设计和应用领域,可以更好地理解和应用二阶高通滤波器,实现对信号的有效处理和控制。
希望本文能够为读者提供一些有益的信息和启发,鼓励更深入地学习和探索滤波器领域的知识。
二阶高通滤波器设计范文
二阶高通滤波器设计1. 引言滤波器是一种用于信号处理的重要工具,可以将输入信号转换为所需的输出信号。
在信号处理过程中,有时需要去除低频信号,保留高频信号。
这时,高通滤波器就能派上用场。
本文将介绍如何设计一个二阶高通滤波器。
2. 高通滤波器概述高通滤波器是一种能够通过去除低频信号来增强高频信号的滤波器。
它的特点是低于截止频率的信号被抑制,而高于截止频率的信号则被保留。
二阶高通滤波器是高通滤波器的一种常见变种,具有更好的滤波效果。
3. 二阶高通滤波器设计步骤3.1 确定截止频率截止频率决定了滤波器开始对信号进行抑制的频率。
在设计二阶高通滤波器时,首先需要确定所需的截止频率。
截止频率的选择应根据具体应用场景中所需滤波效果的要求进行。
3.2 计算滤波器参数设计二阶高通滤波器需要确定以下参数:•电阻值(R1和R2)•电容值(C1和C2)这些参数的选择取决于所需的截止频率和滤波器的类型。
根据具体的设计要求和滤波器的特性,可以使用已有的设计公式或滤波器设计工具来计算这些参数。
3.3 组装滤波器电路根据计算得到的滤波器参数,可以开始组装滤波器电路。
根据设计需求,选择适当的电阻和电容,并按照电路图连接起来。
确保电阻和电容的连接正确并符合设计要求。
3.4 滤波器性能测试完成电路组装后,需要对滤波器进行性能测试。
将输入信号接入滤波器电路,输出信号接入示波器或其他测试设备,通过观察输出信号的波形和频谱来评估滤波器的性能。
4. 实例演示接下来将通过一个实例演示如何设计一个二阶高通滤波器。
4.1 确定截止频率假设我们需要设计一个二阶高通滤波器,截止频率为500Hz。
4.2 计算滤波器参数根据所需的截止频率和滤波器类型,使用滤波器设计工具计算得到以下参数:•电阻值:R1 = 10kΩ,R2 = 5kΩ•电容值:C1 = 0.1μF,C2 = 0.05μF4.3 组装滤波器电路根据计算得到的参数,按照以下电路图连接电阻和电容:R1 R2 C1───/\\/\\/\\────/\\/\\/\\──────┐│ │IN │ +─── OUT│ │────┘ C2│─┴─4.4 滤波器性能测试将输入信号接入滤波器电路的输入端口,将输出信号接入示波器的输入端口。
(模电)二阶高通滤波器的设计要点
课程名称模拟电子技术课程设计设计题目二阶高通滤波器的设计专业名称自动化班级学号学生姓名指导教师年月日任务书设计名称:二阶高通滤波器的设计学生姓名:指导教师:起止时间:自年月日起至年月日止一、课程设计目的设计一种基于模拟电子技术的容许高频信号通过、但减弱(或减少)频率低于截止频率信号通过的滤波器。
二、课程设计任务和基本要求设计任务:1. 分别用压控电源和无限增益多路反馈二种方法设计电路;2. 截止频率Fc=200Hz;3. 增益AV=2;4. 用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源(±12V)。
基本要求:1. 能够实现设计任务的基本功能;2. 至少设计两种方法设计电路;3. 要求依据二阶高通滤波器,运用模拟电子技术的理论设计、制定实验方案,并撰写课程设计论文要求符合模板的相关要求,字数要求3000字以上。
指导老师评价表院(部)年级专业学生姓名学生学号题目二阶高通滤波器的设计一、指导老师评语指导老师签名:年月日二、成绩评定指导老师签名:年月日课程设计报告目录第一章方案设计与论证 (2)1.1 设计—:用压控电压源设计二阶高通滤波电路 (2)1.2 设计二:用无限增益多路反馈设计高通滤波电路 (3)第二章单元电路设计与参数计算 (3)2.1 方案一:压控电压源二阶高通滤波电路 (3)2.2 方案二、用无限增益多路反馈设计高通滤波电路 (4)第三章总原理图及元器件清单 (4)3.1 总原理图 (4)3.2 元件清单 (5)第四章安装与调试 (6)4.1 焊接 (6)4.2 调试 (6)第五章性能测试与分析 (9)5.1 输出电压的测量 (9)5.2 数据处理与误差计算 (10)5.3 误差分析 (10)第六章结论与心得 (11)参考文献 (11)第一章 方案设计与论证二阶高通滤波器是容许高频信号通过、但减弱(或减少)频率低于截止频率信号通过的滤波器。
高通滤波器有综合滤波功能,它可以滤掉若干次高次谐波,并可减少滤波回路数。
二阶高通滤波器设计
二阶高通滤波器设计二阶高通滤波器是一种电子滤波器,它可以通过去除低频信号来滤除信号中的噪声和杂波。
在这篇文章中,我们将讨论如何设计二阶高通滤波器。
首先,我们需要准确地确定滤波器的频率响应。
我们可以使用基本的RC滤波器模型来实现这一点。
在一个简单的RC滤波器电路中,电容器C和电阻R串联在一起,形成一个简单的分压器电路。
我们可以根据RC时间常数(τ=RC)来计算滤波器的截止频率。
截至频率是指在该频率处信号幅度减少到原始值的一半。
在设计高通滤波器时,我们需要将RC滤波器的电路调整为高通滤波器。
我们可以通过引入一个电容和一个电阻来实现。
我们将电容并联在电路的输入端,以便阻止直流信号的流动。
同时,我们将一个额外的电阻并联在电路的输出端,以便防止信号反射。
这些额外的元件(C2和R2)形成了一个倒数二阶高通滤波器,它可以将低频信号减少到非常低的水平。
接下来,我们将根据滤波器的截止频率和质量因数来计算滤波器的参数。
质量因数(Q)是一个无量纲数,它反映了滤波器的频率响应形状。
在设计高通滤波器时,我们通常需要一个较高的质量因数,以便能够有效滤除低频信号。
较高的Q值会导致滤波器的群延迟增加,因此我们需要找到一个平衡点,以便实现最佳性能。
根据下面的公式,我们可以计算二阶高通滤波器的截止频率和质量因数:fc = 1 / (2πRC)Q = 1 / (3 –α)这里,α是滤波器的抽头系数,它可以通过选择一个适当的R1和R2值来控制。
我们可以通过解以上方程组得到合适的电阻和电容器值。
例如,如果我们要设计一个具有500 Hz截止频率和Q值为0.7的二阶高通滤波器,我们可以使用以下参数:R1 = 10 kΩR2 = 22 kΩC1 = 0.1 µFC2 = 1 µF通过这些参数,我们可以构建一个二阶高通滤波器电路,该电路可以有效地滤除低频信号和噪声。
需要注意的是,该电路需要使用相应的放大器来增强输出信号,并将其带到其它电子设备或系统中。
二阶高通滤波器的设计
二阶高通滤波器的设计首先,确定滤波器的截止频率是设计二阶高通滤波器的基本步骤之一、截止频率决定了滤波器的频率范围。
一般选择的截止频率为信号频率的1/10到1/100,可以根据实际需要进行具体调整。
其次,确定增益是设计二阶高通滤波器的另一个重要参数。
增益指滤波器在截止频率附近的增益大小。
可以选择单位增益(增益为1)或非单位增益,根据实际需求进行选择。
品质因数是反映滤波器频率特性的一个参数,通常用Q值表示。
品质因数越大,滤波器的频率选择性越好。
可以通过选择合适的电阻与电容值来调节Q值。
在选择滤波器类型方面,常用的电路结构包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等。
巴特沃斯滤波器的特点是频率响应平坦,但是在过渡带有较大的相位失真。
而切比雪夫滤波器则有更陡峭的通带边缘和更小的过渡带宽度,但是会引入较大的振铃效应。
椭圆滤波器则具有更好的衰减性能,但是设计过程相对复杂。
根据实际需要选择合适的电路结构和滤波器类型,并通过相应的数学推导和分析来确定滤波器的参数。
常用的设计方法有频率响应法、极点二分法、模拟滤波器转换法等。
在具体设计过程中,可以利用滤波软件进行仿真和调试,以得到更好的滤波效果。
根据设计的频率响应曲线和理论分析结果,可以对滤波器进行优化和调整,以满足实际需要。
最后,对设计好的二阶高通滤波器进行实际测试和验证,检查其对低频信号的抑制效果和对高频信号的透过效果。
如果需要进一步提高滤波器性能,可以考虑级联多个二阶高通滤波器,或使用更高阶的滤波器结构。
总之,二阶高通滤波器的设计需要确定截止频率、增益、品质因数等参数,选择合适的滤波器类型和电路结构,通过数学推导和分析来计算滤波器的参数,使用滤波软件进行仿真和调试,并进行实际测试和验证。
根据实际需求,可以对滤波器进行优化和调整,以达到满意的滤波效果。
二阶有源带通滤波器的设计要点
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。
二阶高通滤波器的设计
二阶高通滤波器的设计
二阶高通滤波器是一种常见的滤波器,具有多种应用,比如数据采集信号的模拟过滤、音响领域的高通滤波器或电子系统的功率分配等。
它的设计主要分为四步:1、确定参数。
根据需求,先确定滤波器的截止频率和输出阻抗大小等参数。
2、计算阻抗和电容电感。
使用滤波器公式计算出阻抗和电容电感的实际值。
3、设计电路。
根据计算的参数确定电
路的结构,采用标准元件即可完成,比如把电容电感扰磁接串等。
除此之外,设计二阶
高通滤波器还应该注意的是,设计的电路结构要求滤波器增益满足要求,避免滤波器出现
偏离时延一定范围内的情况,并且要确保滤波器不会受到外部环境干扰,保证系统正常运行。
总之,设计二阶高通滤波器需要按照步骤交替完成,确定参数、计算阻抗和电容电感
以及设计电路等,要注意按照规定确定电路结构,确保增益达到标准,并确保系统克服来
自外部环境的干扰,保证系统正常工作。
6二阶无源高通滤波器
二阶无源高通滤波器设计一:实验目的设计、焊接一个二阶高通滤波器,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,使得高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:实验测量对于一阶无源RC滤波器电路,我们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,该信号不能够通过,输入输出波形间有较大相位差和较大衰减。
仿真和实测数据间存在误差,误差值较小,在允许范围内。
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 9.967 24.622 0.614π 实测电路0.4600.03622.1290.500π图1.5 f=1000Hz 时正弦信号仿真波形图图1.6 f=1kHz 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169.682 120.180 2.996 0.14π实测电路0.472 0.332 3.056 0.15π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。
(模电)二阶高通滤波器的设计要点
课程名称模拟电子技术课程设计设计题目二阶高通滤波器的设计专业名称自动化班级学号学生姓名指导教师年月日任务书设计名称:二阶高通滤波器的设计学生姓名:指导教师:起止时间:自年月日起至年月日止一、课程设计目的设计一种基于模拟电子技术的容许高频信号通过、但减弱(或减少)频率低于截止频率信号通过的滤波器。
二、课程设计任务和基本要求设计任务:1. 分别用压控电源和无限增益多路反馈二种方法设计电路;2. 截止频率Fc=200Hz;3. 增益AV=2;4. 用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源(±12V)。
基本要求:1. 能够实现设计任务的基本功能;2. 至少设计两种方法设计电路;3. 要求依据二阶高通滤波器,运用模拟电子技术的理论设计、制定实验方案,并撰写课程设计论文要求符合模板的相关要求,字数要求3000字以上。
指导老师评价表院(部)年级专业学生姓名学生学号题目二阶高通滤波器的设计一、指导老师评语指导老师签名:年月日二、成绩评定指导老师签名:年月日课程设计报告目录第一章方案设计与论证 (2)1.1 设计—:用压控电压源设计二阶高通滤波电路 (2)1.2 设计二:用无限增益多路反馈设计高通滤波电路 (3)第二章单元电路设计与参数计算 (3)2.1 方案一:压控电压源二阶高通滤波电路 (3)2.2 方案二、用无限增益多路反馈设计高通滤波电路 (4)第三章总原理图及元器件清单 (4)3.1 总原理图 (4)3.2 元件清单 (5)第四章安装与调试 (6)4.1 焊接 (6)4.2 调试 (6)第五章性能测试与分析 (9)5.1 输出电压的测量 (9)5.2 数据处理与误差计算 (10)5.3 误差分析 (10)第六章结论与心得 (11)参考文献 (11)第一章 方案设计与论证二阶高通滤波器是容许高频信号通过、但减弱(或减少)频率低于截止频率信号通过的滤波器。
高通滤波器有综合滤波功能,它可以滤掉若干次高次谐波,并可减少滤波回路数。
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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 周摘要二阶高通滤波器是容许高频信号通过、但减弱(或减少)频率低于截止频率信号通过的滤波器。
高通滤波器有综合滤波功能,它可以滤掉若干次高次谐波,并可减少滤波回路数。
对于不同滤波器而言,每个频率的信号的减弱程度不同。
其在音频应用中也使用低音消除滤波器或者噪声滤波器。
本设计为分别使用压控电压源和无限增益多路反馈两种方法设计二阶高通滤波器。
二者电路都是基于芯片LM324设计而成。
将信号源接入电路板后,调整函数信号发生器的频率,通过观察示波器可以看到信号放大了5倍。
现在工厂对于谐波的治理,应用最多的仍然是高压无源滤波器,高压无源滤波器有多种接线方式,其中单调谐滤波器及二阶高通滤波器使用最为广泛,无源滤波器具有结构简单、设备投资较少、运行可靠性较高、运行费用较低等优点,关键字:高通滤波器;二阶;有源;目录前言 (4)第一章设计内容 (5)1.1设计任务和要求 (5)1.2设计目的 (5)第二章滤波器的基本理论 (6)2.1滤波器的有关参数 (6)2.2有源滤波和无源滤波 (7)2.3巴特沃斯响应 (8)第三章滤波系统中高通滤波器模块设计 (11)3.1压控电压源二阶高通滤波电路 (11)3.2无限增益多路反馈高通滤波电路 (12)第四章二阶高通滤波器电路仿真 (13)第五章系统调试 (16)第六章结论 (17)5.2对本设计优缺点的分析 (17)5.1结论结论与心得 (17)附录一LM324引脚图 (18)附录二元件清单 (19)附录三参考文献 (20)第一章设计内容1.1设计任务和要求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.截止频率fc=100Hz3.增益AV=5;1.2设计目的1.了解滤波器的工作特点2.掌握电子系统的一般设计方法3.掌握常用元器件的识别和测试4.培养综合应用所学知识来指导实践的能力5.熟悉常用仪表,了解电路调试的基本方法6.进一步提高自己的动手实践能力7.掌握专业课程设计报告的格式及流程第二章滤波器的基本理论2.1滤波器的有关参数实际滤波器的基本参数:理想滤波器是不存在的,在实际滤波器的幅频特性图中,通带和阻带之间应没有严格的界限。
在通带和阻带之间存在一个过渡带。
在过渡带内的频率成分不会被完全抑制,只会受到不同程度的衰减。
当然,希望过渡带越窄越好,也就是希望对通带外的频率成分衰减得越快、越多越好。
因此,在设计实际滤波器时,总是通过各种方法使其尽量逼近理想滤波器。
理想滤波器的特性只需用截止频率描述,而实际滤波器的特性曲线无明显的转折点,两截止频率之间的幅频特性也非常数,故需用更多参数来描述。
纹波幅度d:在一定频率范围内,实际滤波器的幅频特性可能呈波纹变化,其波动幅度d与幅频特性的平均值A0相比,越小越好,一般应远小于-3dB。
截止频率fc:幅频特性值等于0.707A0所对应的频率称为滤波器的截止频率。
以A0为参考值,0.707A0对应于-3dB点,即相对于A0衰减3dB。
若以信号的幅值平方表示信号功率,则所对应的点正好是半功率点。
带宽B和品质因数Q值:上下两截止频率之间的频率范围称为滤波器带宽,或-3dB带宽,单位为Hz。
带宽决定着滤波器分离信号中相邻频率成分的能力——频率分辨力。
在电工学中,通常用Q代表谐振回路的品质因数。
在二阶振荡环节中,Q值相当于谐振点的幅值增益系数,Q=1/2ξ(ξ——阻尼率)。
对于带通滤波器,通常把中心频率f0()和带宽B之比称为滤波器的品质因数Q。
例如一个中心频率为500Hz的滤波器,若其中-3dB 带宽为10Hz,则称其Q值为50。
Q值越大,表明滤波器频率分辨力越高。
倍频程选择性W:在两截止频率外侧,实际滤波器有一个过渡带,这个过渡带的幅频曲线倾斜程度表明了幅频特性衰减的快慢,它决定着滤波器对带宽外频率成分衰阻的能力。
通常用倍频程选择性来表征。
所谓倍频程选择性,是指在上截止频率fc2与2fc2之间,或者在下截止频率fc1与fc1/2之间幅频特性的衰减值,即频率变化一个倍频程时的衰减量或倍频程衰减量以dB/oct表示(octave,倍频程)。
显然,衰减越快(即W值越大),滤波器的选择性越好。
对于远离截止频率的衰减率也可用10倍频程衰减数表示之。
即[dB/10oct]。
滤波器因数(或矩形系数):滤波器因数是滤波器选择性的另一种表示方式,它是利用滤波器幅频特性的-60dB带宽与-3dB带宽的比值来衡量滤波器选择性,理想滤波器=1,常用滤波器=1-5,显然,越接近于1,滤波器选择性越好。
?滤波器的截止频率用来说明电路频率特性指标的特殊频率。
当保持电路输入信号的幅度不变,改变频率使输出信号降至最大值的0.707倍,或某一特殊额定值时该频率称为截止频率。
在高频端和低频端各有一个截止频率,分别称为上截止频率和下截止频率。
db的计算公式是20*log10(x),x为信号某一个频率上真正的幅值。
用滤波器去测试其截止频率,保持电路输入信号的幅度不变,改变频率使输出信号降至最大值的0.707倍。
所测值为其截止频率。
滤波器的带宽为两个截止频率之间的频率范围又称为通频带。
2.2有源滤波和无源滤波无源滤波器通常是用电阻,电容,电感这些无源器件构成的,无源滤波器:这种电路主要有无源元件R、L和C组成。
有源滤波器:集成运放和R、C组成,具有不用电感、体积小、重量轻等优点。
集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高,输出电阻小,构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。
但集成运放带宽有限,所以目前的有源滤波电路的工作频率难以做得很高。
而有源滤波器常包含运放等要接外部电源才能工作的器件。
通常有源滤波的效果较好。
无源滤波器:集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高,输出电阻小,构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。
但集成运放带宽有限,所以目前的有源滤波电路的工作频率难以做得很高。
有源滤波自身就是谐波源。
其依靠电力电子装置,在检测到系统谐波的同时产生一组和系统幅值相等,相位相反的谐波向量,这样可以抵消掉系统谐波,使其成为正弦波形。
有源滤波除了滤除谐波外,同时还可以动态补偿无功功率。
其优点是反映动作迅速,滤除谐波可达到95%以上,补偿无功细致。
缺点为价格高,容量小。
由于目前国际上大容量硅阀技术还不成熟,所以当前常见的有源滤波容量不超过600kvar。
其运行可靠性也不及无源。
一般无源滤波指通过电感和电容的匹配对某次谐波并联低阻(调谐滤波)状态,给某次谐波电流构成一个低阻态通路。
这样谐波电流就不会流入系统。
无源滤波的优点为成本低,运行稳定,技术相对成熟,容量大。
缺点为谐波滤除率一般只有80%,对基波的无功补偿也是一定的。
目前在容量大且要求补偿细致的地方一般使用有源加无源混合型,即无源进行大容量的滤波补偿,有源进行微调。
有源滤波器与无源滤波器相比,有以下特点:a.不仅能补偿各次谐波,还可抑制闪变,补偿无功,有一机多能的特点,在性价比上较为合理;b.滤波特性不受系统阻抗等的影响,可消除与系统阻抗发生谐振的危险;c.具有自适应功能,可自动跟踪补偿变化着的谐波,即具有高度可控性和快速响应性等特点。
2.3巴特沃斯响应什么是巴特沃斯响应?有什么特点,还有其他响应类型的滤波器吗?(1)巴特沃斯滤波器是电子滤波器的一种。
巴特沃斯滤波器的特点是通频带的频率响应曲线最平滑。
这种滤波器最先由英国工程师斯替芬·巴特沃斯(Stephen Butterworth)在1930年发表在英国《无线电工程》期刊的一篇论文中提出的。
巴特沃斯滤波器的特性巴特沃斯滤波器的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦,没有起伏,而在阻频带则逐渐下降为零。
在振幅的对数对角频率的波得图上,从某一边界角频率开始,振幅随着角频率的增加而逐步减少,趋向负无穷大。
一阶巴特沃斯滤波器的衰减率为每倍频6分贝,每十倍频20分贝。
二阶巴特沃斯滤波器的衰减率为每倍频12分贝、三阶巴特沃斯滤波器的衰减率为每倍频18分贝、如此类推。
巴特沃斯滤波器的振幅对角频率单调下降,并且也是唯一的无论阶数,振幅对角频率曲线都保持同样的形状的滤波器。
只不过滤波器阶数越高,在阻频带振幅衰减速度越快。
其他滤波器高阶的振幅对角频率图和低级数的振幅对角频率有不同的形状。
巴特沃斯滤波器的特点是在通带以内幅频曲线的幅度最平坦,由通带到阻带衰减陡度较缓,截止频率以后的衰减速率为6MDB/倍频程,相频特性是非线性的。
对阶跃信号有过冲和振铃现象。
巴特沃斯滤波器是一种通用型滤波器,又称为最平幅度滤波器。
n阶巴特沃斯低通滤波器的振幅和频率关系可用如下的公式表示:从幅频特性提出要求,而不考虑相频特性。
巴特沃斯滤波器具有最大平坦幅度特性。
⑵切比雪夫滤波器。
比雪夫滤波器在过渡带比巴特沃斯滤波器的衰减快,但频率响应的幅频特性不如后者平坦。
切比雪夫滤波器和理想滤波器的频率响应曲线之间的误差最小,但是在通频带内存在幅度波动。
ε是决定通带波纹大小的系数,波纹的产生是由于实际滤波网络中含有电抗元件。
与巴特沃斯逼近特性相比较,这种特性虽然在通带内有起伏,但对同样的n值在进入阻带以后衰减更陡峭,更接近理想情况。
ε值越小,通带起伏越小,截止频率点衰减的分贝值也越小,但进入阻带后衰减特性变化缓慢。
切贝雪夫滤波器与巴特沃斯滤波器进行比较,切贝雪夫滤波器的通带有波纹,过渡带轻陡直,因此,在不允许通带内有纹波的情况下,巴特沃斯型更可取;从相频响应来看,巴特沃斯型要优于切贝雪夫型,通过上面二图比较可以看出,前者的相频响应更接近于直线。
⑶贝塞尔滤波器电子学和信号处理中,贝赛尔(Bessel)滤波器是具有最大平坦的群延迟(线性相位响应)的线性过滤器。
贝赛尔滤波器常用在音频天桥系统中。
模拟贝赛尔滤波器描绘为几乎横跨整个通频带的恒定的群延迟,因而在通频带上保持了被过滤的信号波形。
滤波器的名字来自于Friedrich贝赛尔,一位德国数学家(1784–1846),他发展了滤波器的数学理论基础。
贝塞尔(Bessel)滤波器具有最平坦的幅度和相位相应。
带通(通常为用户关注区域)的相位响应近乎呈线性。
Bessel滤波器可用于减少所有IIR 滤波器固有的非线性相位失真。
贝塞尔(Bessel)线性相位滤波器正是由于具有向其截止频率以下的所有频率提供等量延时的特性,才被用于音频设备中,在音频设备中,必须在不损害频带内多信号的相位关系前提下,消除带外噪声。
另外,贝塞尔滤波器的阶跃响应很快,并且没有过冲或振铃,这使它在作为音频DAC输出端的平滑滤波器,或音频ADC输入端的抗混叠滤波器方面,是一种出色的选择。
贝塞尔滤波器还可用于分析D类放大器的输出,以及消除其它应用中的开关噪声,来提高失真测量和示波器波形测量的精确度。