放大器与滤波器模块设计
ADC前端放大器和RC滤波器设计
为将驱动器噪声对总SNR的影响降至最低，此总噪声应为ADC噪声的¹⁄ 左右。根据目标系统的SNR 要求，可能还允许更高的噪声。例如，如果ADC的SNR为91 dB， VREF = 5 V，则总噪声应小于或 等于
图9. 不同输出电压水平下失真与频率的关系
裕量，即放大器最大实际输入/输出摆幅与正负电轨之差，也可能影响THD。放大器可能具有轨到轨 输入和/或输出，或者要求最高1 V甚至更大的裕量。即便是轨到轨输入/输出，如果工作信号电平接 近放大器的供电轨，也将难以获得良好的失真性能。因此，最好应选择让最大输入/输出信号远离供 电轨的电源电平。考虑一个0 V至5 V输入范围的ADC，采用ADA4841-1放大器驱动，需要将ADC的 范围提高到最大。该放大器具有轨到轨输出，对输入有1 V的裕量要求。如果用作单位增益放大器， 则至少需要1 V的输入裕量，正电源至少必须是6 V。输出为轨到轨，但仍然只能驱动到地或正供电 轨的大约25 mV范围内，因而需要一个负供电轨，以便一直驱动到地。为了给失真性能留有一定的 裕量，负供电轨可以是–1 V。
图1. 典型放大器、RC滤波器和ADC 在建立ADC输入和通过优化带宽限制噪声时所需的最小RC值，可以由假设通过指数方式建立阶跃输 入来计算。要计算阶跃大小，需要知道输入信号频率、幅度和ADC转换时间。转换时 间,tCONV （图2）是指容性DAC从输入端断开并执行位判断以产生数字代码所需的时间。转换时间 结束时，保存前一样本电荷的容性DAC切换回输入端。此阶跃变化代表输入信号在这段时间的变化 量。此阶跃建立所需的时间称为 "反向建立时间"。
图8. ADA4841-1的失真与频率的关系 图中显示的不是总谐波失真，而是一般最为重要的二次和三次谐波成分。 ADA4841-1的噪声非常小，失真特性优异，足以驱动18位ADC到大约30 kHz。当输入频率接近100 kHz或更高时，失真性能开始下降。为在高频时实现低失真，需要使用功耗更高、带宽更宽的放大 器。较大的信号也会降低性能。对于0 V至5 V的ADC输入，失真性能信号范围将提高到5 V p-p。从 图8所示的失真图可看出，这将产生不同的性能，因此放大器可能需要测试，以确保它满足要求。图 9比较了多个输出电压水平的失真性能。
程控滤波器的设计 - 电子芯片应用技术
程控滤波器的设计 - 电子芯片应用技术1 引言滤波器就是选频电路，可答应一部分频率的信号通过，而抑制另一部分频率的信号，它在数据采集、信号处理和通讯系统等领域具有重要作用。
这里提出一种基于开关电容有源滤波器的程控滤波器，可自由选择低通、高通和带通模式，也可步进调节滤波器通带截止频率和放大器增益。
该程控滤波器设计本钱低、实现简单，可广泛应用于数字信号处理、通讯、自动控制等领域。
2 系统设计方案该系统设计由可控增益放大器、程控滤波器、椭圆滤波器和幅频特性测试仪4部分组成。
图1为其系统总体设计框图。
图1中，可控增益放大器部分是以AD603作为核心器件，实现0～60 dB之间的增益调节。
AD603为低噪声精密可变增益放大器，温度稳定性高，其内部由R-2R梯形电阻网络和固定增益放大器构成，加在其梯形网络输进真个信号经衰减后，由固定增益放大器输出，衰减量由加在增益控制接口的参考电压决定；其增益与控制电压呈线性关系，通过单片机控制，而由D／A转换器产生精确的参考电压来控制增益，从而实现较精确的数控，同时可降低干扰和噪声。
程控滤波器部分采用开关电容滤波器实现。
开关电容滤波器是由MOS开关、MOS电容和MOS运算放大器构成的集成滤波器，其开关电容组在时钟频率的驱动下，可等效成1只与时钟频率有关的等效电阻R=1／2πCfc。
其中C 为开关电容组的电容,fc为滤波器时钟频率。
当用外部时钟改变fc时，等效电阻R改变，从而可改变滤波器的时间常数，也改变滤波特性。
开关电容滤波器可直接处理模拟信号，而不必像数字滤波器需要A／D、D／A转换，这样简化电路设计，进步系统的可靠性。
该系统采用集成的开关电容滤波器MAX297实现低通滤波，采用MAX263实现高通滤波。
利用电感和电容可搭建各种类型的滤波器该系统利用无源LC滤波器技术，参照滤波器设计手册相关参数，比较轻易地实现较理想的四阶椭圆低通滤波器，采用有源RC滤波器实现带通滤波器。
基于单片机的程控滤波器设计要点
摘要在电子电路中，滤波器是不可或缺的部分，其中有源滤波器更为常用。
一般有源滤波器由运算放大器和RC元件组成，对元器件的参数精度要求比较高，设计和调试。
也比较麻烦。
美国Maxim公司生产的可编程滤波器芯片MAX270可以通过编程对各种低频信号实现低通、高通、带通、带阻以及全通滤波处理，且滤波的特性参数如中心频率、品质因数等，可通过编程进行设置，电路的外围器件也少。
本文设计并实现了由MAX270构成的程控滤波器电路设计和实现。
单片机AT89S52是控制程序的控制过滤器的核心。
通过单片机控制继电器的吸合来控制增益电阻的连接进而实现了增益的0dB到60dB每10dB步进可调；通过单片机控制二阶低通程控滤波器MAX270，完成了在-3dB时截止频率fc在1kHz～20kHz范围内可调的低通滤波器的设计，调节截止频率步进为1kHz，并用LCD来显示设置参数。
应用Matlab计算椭圆滤波函数的传递函数，建立电路网络，设计出了四阶椭圆低通滤波器。
关键词：程控滤波器可编程滤波器芯片单片机ABSTRACTIn the electronic circuit, the filter is the indispensable part. Especially the active filter is used more commonly. Generally the active filter is composed of the operational amplifier and the RC part. Its requirement to the accuracy of the device's parameter is quite high, and the design and the debugging are also quite troublesome.The filter chip MAX262 which produced by American Maxim Corporation is capable of achieving low-pass, high-pass, band-pass, band elimination to each kind of low-frequency signal through programming, and the filter's characteristic parameter like center frequency, the quality factor and so on may set through programming, and the periphery component of electric circuit are also few. This article design and completed the design the design and realize of the program control filter circuit which make up of the MAX270.Monolithic integrated circuit AT89S52 is the control core of the program control filter. Controlled by the microcontroller to control relays pull the gain resistor connected in turn to achieve a gain of 0dB to 60dB 10dB step adjustable each; second-order low-pass through the SCM programmed filter MAX270, when completed in the-3dB cutoff frequency fc at 1kHz ~ 20kHz range adjustable low-pass filter design, cut-off frequency adjustment step is 1kHz, using the LCD to display the configuration parameters. Application of Matlab computing elliptic filter function of the transfer function, the establishment of the circuit network, to design a fourth-order elliptic low-pass filter.Key words:Program control Filter Programmable filter chip SCM目录1 绪论 (1)1.1 滤波器的发展 (1)1.2 课题研究的意义 (1)2 系统设计 (3)2.1 滤波器相关知识 (3)2.1.1 滤波器的分类 (3)2.2 单片机相关知识 (4)2.2.1 单片机的产生与发展 (4)2.3 系统方案设计 (6)2.3.1设计要求 (6)2.3.2 各模块方案的选择 (6)2.3.3 最终方案 (7)2.4 理论分析与计算 (10)3 硬件设计 (13)3.1 放大器模块 (13)3.2 单片机控制滤波器模块 (14)3.3 操作及显示模块 (18)4 软件设计 (20)4.1 开发软件及环境简介 (20)4.1.1 Keil (20)4.1.2 Proteus (20)4.2 系统主要程序 (21)5 系统测试 (23)5.1 指标测试 (23)5.2 误差分析 (23)5.3 功能实现 (24)结论 (26)谢辞 (27)参考文献 (28)附录 (29)1 绪论1.1 滤波器的发展从广义上讲，任何对某些频率（相对于其他频率来说）进行修正的系统称为滤波器。
水声探测系统放大滤波电路设计与仿真
水声探测系统放大滤波电路设计与仿真摘要：水声探测系统滤波器必须具备通带内较小的纹波和较快的阻带衰减特性。
本文设计了无限增益多反馈型巴特沃兹二阶带通滤波器，通过滤波器的级联参差合成的带通滤波器具有很平坦的通带和陡峭的阻带，满足定位系统对放大滤波模块的需求。
通过电路仿真验证了系统的可行性，通过对比实测数据和仿真结果相互印证了方案的可靠性、实用性。
关键词：带通滤波器；级联；合成滤波器；Multisim仿真11 引言水声探测系统接收到的目标信号通常都是通过声波传输，声波中的信息通过换能器转换成电信号，此时换能器输出的电信号不仅微弱，而且还掺杂各种噪声源产生的噪声，使得目标信号不易提取[1-2]。
对于低信噪比信号，为了定位不同舰船产生的目标噪声方位，需要在前置通道中对来自换能器的信号进行放大滤波处理。
所以在水声探测系统前置通道中，放大滤波器是必不可少甚至是至关重要的环节。
水声探测系统接收机要求滤波器通带特性好、阻带衰减快[3]。
本文通过设计不同频段的参差合成带通滤波器的方式实现了通带低纹波和阻带衰减快的目标。
文中详细论述相关电路结构、元件参数和仿真结果。
对设计的滤波器和放大电路进行了Multisim仿真以及实物样机对比验证。
期望能给电路设计者提供一份可以借鉴的资料。
2电路设计与仿真水声探测系统需要长时间工作且接收到的信号是毫伏量级甚至是微伏量级，大量的背景噪声和目标辐射噪声掺杂在一起，为了将微弱信号从背景噪声中提取出来放大滤波电路必须具有低功耗、良好的本底噪声。
放大滤波电路通常由电源模块、放大模块和滤波模块组成。
如图1所示。
图1放大滤波电路原理框图放大滤波电路中电源模块是将电池输出电压变换成放大滤波电路集成运放的供电电压，为电路提供低纹波电源。
前置放大电路通过低功耗、低噪声运算放大器将定位系统水听器输出信号进行电压放大，提高信号的幅值。
滤波电路通过低噪声运算放大器搭建的有源带通滤波器，滤除海洋环境干扰等背景噪声。
(完整版)有源滤波器的设计
有源滤波器姓名：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，而且在其容量许可范围内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。
运算放大器低通滤波器的设计
运算放大器低通滤波器的设计低通滤波器是一种常见的滤波器，它可以将高频信号从输入信号中去除，只保留低频信号。
在运算放大器（Operational Amplifier，简称Op Amp）电路中，低通滤波器的设计可以用于滤除噪声、降低干扰等方面，使得输出信号更加准确和稳定。
一、低通滤波器的基本原理低通滤波器的基本原理是通过阻挡高频信号，只允许低频信号通过。
在运算放大器电路中，可以使用电容器和电阻实现低通滤波器。
1.RC低通滤波器RC低通滤波器是一种简单实用的滤波器，它由一个电阻和一个电容组成。
当输入信号通过电阻流入电容时，电容会逐渐充电，导致高频信号的幅度减小，从而实现滤波作用。
2.RC低通滤波器的截止频率RC低通滤波器的截止频率是指当输入信号的频率大于截止频率时，滤波器开始起作用，将高频信号滤除。
RC低通滤波器的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，π为圆周率。
二、运算放大器低通滤波器的设计步骤下面将介绍如何设计一个基于运算放大器的低通滤波器。
1.确定截止频率在设计低通滤波器之前，首先需要确定所需的截止频率。
根据应用需求和信号特性，选择适当的截止频率。
2.选择电容和电阻值根据所选截止频率，可以使用上述公式求解所需的电容和电阻值。
常见的电容和电阻值可以通过硬件电子元件手册或市场供应商的数据手册进行选择。
3.选择适当的运算放大器选择一个合适的运算放大器，以满足设计要求。
运算放大器应具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗等特性。
4.建立电路连接将所选运算放大器、电阻和电容连接成一个低通滤波器的电路。
具体的连接方式可以参考运算放大器数据手册或其他相关资料。
5.设计电源为运算放大器电路提供适当的电源。
根据运算放大器的需求，选择合适的电源电压和电源电容。
6.调试和测试将设计好的低通滤波器电路进行调试和测试。
通过输入不同频率的信号，观察输出信号的响应和滤波效果。
3运算放大器有源滤波电路
掉,
ω＜ωl的信号被高通滤波电路滤掉, 只有当ωl＜ω＜ωh时信
号才能通过, 显然, ωh＞ωl才能组成带通电路。图7 - 30(b)为一 个低通滤波电路和一个高通滤波电路“并联”组成的带阻滤波 电路, ω＜ωh信号从低通滤波电路中通过, ω＞ωl的信号从高通滤 波电路通过, 只有ωh＜ω＜ωl的信号无法通过, 同样, ωh＜ωl才能 组成带阻电路。
含运放的有源滤波电路
一、基本概念
1、滤波器：即为能从输入信号中选出有频率的信号使其顺利通 过，而将无用频率的信号加以抑制或衰减的电子电路叫做滤波器。
2、滤波器的分类：由采用元件的不同可分为无源滤波器和有源 滤波器。无源滤波器即为由无源元件 R、L、C组成；有源滤波器由 有源器件如集成运放和RC网络组成。由所能通过的频率范围，又可 分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器四种。
10
Q=0.707
- 20
- 30 - 40
40dB/十倍频
0.1 0.2 0.3 0.5 1
2
3
5
f/fL
含运放的有源滤波电路
四、 带通滤波电路和带阻滤波电路
将截止频率为ωh的低通滤波电路和截止频率为ωl的高通滤
波电路进行不同的组合, 就可获得带通滤波电路和带阻滤波电
路。如图7 - 30(a)所示, 将一个低通滤波电路和一个高通滤波电 路“串接”组成带通滤波电路, ω＞ωh的信号被低通滤波电路滤
带通滤波和带阻滤波的典型电路
含运放的有源滤波电路
. .
20lg
Au Auo
dB
0 -3
Q增大
1
BW
f/f0
)
1 1 jRC
Ui
模电第六章 基于集成运算放大器的有源 滤波器分析与设计
相频响应
arctg
1 0 /
0 / Q
2
第六章
基于集成运算放大器的有源 滤波器分析与设计
三、二阶Sallen-Key带通滤波器
高通
反馈
设 Y 1 1/ R 1
Y2 1 R2 Y3 sC3 Y4 sC4 Y5 1 R5
得到二阶有源带通滤波电路
5、设计有源滤波器比设计LC滤波器更具灵活性，也可得到电 压增益。
第六章
基于集成运算放大器的有源 滤波器分析与设计
4.滤波器的用途 滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例 如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率 成分的干扰。滤波过程如图所示。
第六章
基于集成运算放大器的有源 滤波器分析与设计
第六章
基于集成运算放大器的有源 滤波器分析与设计
稳态响应
H ( j ) H (0 ) 1 jQ 0 0
幅频响应
H ( j ) H (0 ) 1 Q2 0 0
2
相频响应
arctgQ
低通
第六章
基于集成运算放大器的有源 滤波器分析与设计
A1 A0 通带 O 测评 通带 阻带 阻带
有源带通滤波电路可理解为
由低通和高通串联得到
1
1 低通特征角频率 1 R1C 1 1 高通特征角频率 2 R2 C 2
必须满足
A2 A0
阻 碍 阴
通带 阻 碍 测评 O 2 阴 阻 碍 A A0 阴 通带 阻带 O 阻 碍
低通（LPF） 高通（HPF） 带通（BPF） 带阻（BEF） 全通（APF）
第六章
基于集成运算放大器的有源 滤波器分析与设计
运算放大器应用电路的设计与制作
运算放大器应用电路的设计与制作(一） 运算放大器 1.原理运算放大器是目前应用最广泛的一种器件,当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反响电路时，可以灵敏地实现各种特定的函数关系。
在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
运算放大器一般由4个局部组成，偏置电路，输入级，中间级，输出级。
图1运算放大器的特性曲线 图2运算放大器输入输出端图示图1是运算放大器的特性曲线，一般用到的只是曲线中的线性局部。
如图2所示。
U -对应的端子为“-〞，当输入U -单独加于该端子时，输出电压与输入电压U -反相，故称它为反相输入端。
U +对应的端子为“＋〞，当输入U +单独由该端参加时，输出电压与U +同相，故称它为同相输入端。
输出：U 0= A(U +-U -) ； A 称为运算放大器的开环增益〔开环电压放大倍数〕。
在实际运用经常将运放理想化，这是由于一般说来，运放的输入电阻很大，开环增益也很大，输出电阻很小，可以将之视为理想化的，这样就能得到:开环电压增益A ud =∞；输入阻抗r i =∞；输出阻抗r o =0；带宽f BW =∞；失调与漂移均为零等理想化参数。
2.理想运放在线性应用时的两个重要特性输出电压U O 与输入电压之间满足关系式：U O ＝A ud 〔U +－U －〕,由于A ud =∞，而U O 为有限值，因此，U +－U －≈0。
即U +≈U －，称为“虚短〞。
由于r i =∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB ＝0，称为“虚断〞,这说明运放对其前级汲取电流极小。
上述两个特性是分析理想运放应用电路的根本原那么，可简化运放电路的计算。
3. 运算放大器的应用 (1)比例电路所谓的比例电路就是将输入信号按比例放大的电路，比例电路又分为反向比例电路、同相比例电路、差动比例电路。
(a) 反向比例电路反向比例电路如图3所示，输入信号参加反相输入端:图3反向比例电路电路图对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为：为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R ’＝R 1 // R F 。
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。
运算放大器二阶低通滤波器的设计
运算放大器二阶低通滤波器的设计1、二阶低通滤波器二阶低通滤波器有三种结构：普通型、压控电压源型（即塞伦-凯型）和多路反馈型。
这里只讨论压控电压源型。
图5-62为压控电压源型二阶低通滤波器，其增益可通过独立设定。
图5-63为单位增益压控电压源型二阶低通滤波器。
图5-62 压控电压源型二阶低通滤波器图5-63 单位增益压控电压源型二阶低通滤波器图5-62 电路的传递函数是对于图5-63中单位增益（A0=1）电路，其传递函数可简化为把该传递函数与式（5-31）作系数比较，可以得到在指定C1和C2之后，R1和R2的阻值计算为为了使上式中根式部分得到实数，C2必须满足条件：【例5-15】二阶单位增益切比雪夫低通滤波器。
任务是设计一个二阶单位增益切比雪夫低通滤波器，其截止频率fc=3kHz，通带纹波为3dB。
从表5-6（3dB纹波切比雪夫系数）可以得到二阶滤波器的a1和b1：a1=1.0650和b1=1.9305。
在指定C1为22nF后，可以得到C2的值为把a1和b1代入R1，2的电阻方程，可以得到这个设计的最终电路如图5-64所示。
压控电压源型二阶低通滤波器的一个特殊情况是，使用相等的电阻值和相等的电容值：R1=R2=R，C1=C2=C。
因此，一般的传递函数变为将上式与式（5-31）比较系数之后，可以得到在给定C之后，可以对R和A0求解，结果为因此，A0仅与电路品质因数Q有关，反之亦然。
Q以及滤波器类型是由增益A0的设定值确定的。
图5-65中的电路可以通过使用不同的电阻比值R4/R3来改变滤波器的类型。
由此可见，滤波器三个类型的区分，不是由于电路的基本结构不同，而是由于同一结构中两个电阻比值的不同。
图5-64 具有3dB纹波的二阶单位增益切比雪夫低通滤波器图5-65 可通过调节电阻比值来改变滤波器类型的二阶低通滤波器表5-1列出每一种类型的二阶滤波器的系数，并给出调节Q值时所用的电阻比率。
表5-1 二阶滤波器的系数然后计算出其中每一个部分滤波器，方法是先指定电容值，再计算所需的电阻值。
单片机的可控放大器程控滤波器设计
ＡＤ ／ 转换Ｍ 有效值检测 Ｈ 程控滤波器 Ｈ增益放大器Ｈ 带通滤波器
单 片 机 的可 控 放 大 器 程 控 滤 波器 设计
陈 寒 青 。 艺 娟 ， 时 栋 。 培 贤 纪 丁 谢
（ 门大 学 嘉 庚 学 院 ， 州 ３ １ ０ ） 厦 漳 ６ ０ ５
摘 要 ：基 于 单 片机 设 计 了一 种 可控 放 大 器程 控 滤 波 器 。 可 控 放 大 部 分 以 可控 放 大 器 Ｐ ＧＡ２ ３为核 心 ， ０ 实现 输 出增 益 的 动 态调 整 ； 控 滤 波 器 以 开 关 电容 滤 波 器 ＬＭＦ ０ 程 １ ０为核 心 ， 用 ＤＤＳ芯 片 ＡＤ９ ５ 使 ８ ０产 生可 变 的 时钟 ， 实现 滤 波 器 的 截 止
ＡＤ８ ７ ｒａｉ ｓｔ ｅｖｒｕ ｌ ａｕ ｅｅ ｔ ｎ ａ ｄＴＬ ５ ０ｃ ｍｐｅｅ Ｄ ｏ ｖ ｒｉｎ Ｔａ ｉｇＳ ３ ｅ ｌ ｅ ｈ ｉｔ ａ ｌｅｄ ｔｃｉ ， ｎ Ｃ５ １ ｏ ｌｔｓＡ／ ｃ ｎ ｅ ｓ ． ｋｎ ＴＣ１ Ｃ５ ２ ｚ ｖ ｏ ｏ ２ Ａ３ ＲＤ ｓｔ ｅｃ ｒ ， ｓｎ ａ ｈ ｏ ｅ ｕ ｉｇＬＣＤ ａ ｄ ｎ
Ｃｈ ｎＨａ ｑｎ ，ｉ ｕ ｎ， ｎ ｈｄ ｎ ， ｅＰ ｉｉｎ ｅ ｎ ｉｇ Ｊ ＹＵ ａ ＤｉｇＳ ｉｏ ｇ Ｘｉ ｅｘａ
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量 有 源 滤 波 器 的重 要 指 标 。 为 了 实 现 增 益 和 截 止 频 率 可
制 增 益 大 小 。 系 统结 构 框 图 如 图 １所 示 。
基于CMOS全差分运算放大器的全集成有源滤波器的设计_解读
基于CMOS全差分运算放大器的全集成有源滤波器的设计_解读全集成有源滤波器是一种基于CMOS全差分运算放大器的滤波器设计，通过集成电路的方式实现滤波器的功能。
CMOS全差分运算放大器具有低功耗、高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的特点，适合用于滤波器设计。
在全集成有源滤波器的设计中，首先需要确定滤波器的类型和性能要求，包括截止频率、通带增益、阻带衰减等。
选择合适的滤波器类型可以根据实际应用需求，常见的有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
以设计一个低通滤波器为例，设计流程如下：首先确定滤波器的截止频率。
截止频率是滤波器的特征参数之一，决定了滤波器的频率响应。
根据实际需求选择合适的截止频率。
然后确定滤波器的阶数。
滤波器的阶数决定了滤波器对信号的衰减速度。
一般而言，阶数越高，滤波器的陡峭度越高，但相应的设计复杂度也增加。
根据实际需求选择合适的阶数。
接下来根据截止频率和阶数的要求，可以利用标准滤波器设计方法进行设计。
常用的设计方法有巴特沃斯法、切比雪夫法、椭圆法等。
每种方法的特点和性能各有不同，根据实际需求选择合适的设计方法。
设计完成后，需要根据选择的CMOS全差分运算放大器，进行电路图设计和电路参数计算。
CMOS全差分运算放大器的电路图包括输入级、差动放大级和输出级等。
通过合理的设计和参数选择，实现所需的滤波器增益和频率特性。
最后，进行电路模拟和性能分析。
利用仿真工具对设计的滤波器进行电路模拟和分析，验证滤波器的性能是否符合预期要求。
如果需要，可以进行电路参数的微调和优化。
总结起来，基于CMOS全差分运算放大器的全集成有源滤波器的设计是一个系统性的工程，包括滤波器类型选择、截止频率和阶数的确定、设计方法选择、电路图设计和电路参数计算等。
通过合理的设计和参数选择，可以实现满足实际应用需求的滤波器。
D类音频放大器的输出低通滤波器设计
D类音频放大器的输出低通滤波器设计2011-08－10１3:１5:0３| 分类: 默认分类 | 标签:数字音频｜字号订阅在便携式及小型化消费类产品中,Ｄ类音频功率放大器的应用已非常普遍。
本文介绍了D类音频放大器的输出低通滤波器的设计原理,给出了滤波器中电感和电容值的计算方法和选择时的考虑因素。
本文还以美国国家半导体的D类音频放大器LＭ466８和LM４６８０为例,描述了具体的输出滤波器的设计方法,并介绍了即将推出的LM4681的电路框图和特性。
一直以来,电子系统中的音频信号都是用模拟电信号来表示的。
尽管数字处理和数字放大技术在当今的系统中已经得到了运用，但是音频/声音信号还是必须转换回模拟信号,以满足人的听觉系统收听音乐的需要。
图１：单片Ｄ类音频放大器的组成。
目前，在大多数便携式及小型化消费类产品,如ＭP3、便携式ＤVＤ和平板显示器等中,开关模式（D类)音频功率放大器的应用已很普遍。
由于D类放大器的功耗较低,因此能够实现较高的效率。
它延长了便携式设备的电池使用寿命,并能够减小散热器的尺寸和PＣB的面积,从而节省了系统成本。
所以,许多大型平板显示器和消费类音频产品都更愿意采用此类放大器。
不过,D类放大器基于使用高开关频率信号的数字调制技术,旨在实现信号的高效放大。
调制频率通常高达数百kHz,这远远超出了音频范围。
由于我们需要从数字化或调制信号来恢复所需的真实音频信号(音乐),因而必需采用一个输出低通滤波器来滤除高频分量,以再生与人类听觉系统相匹配的真实模拟信号。
这里,我们将阐述一些有关输出低通滤波设计的考虑因素和建议。
ﻫ图２：BＴL半电路模型。
Ｄ类放大器：单片式Ｄ类音频放大器包括模拟音频输入、调制器、功率晶体管等(见图1)。
输出滤波器设计：由于我们需要恢复所需的音频信号，因此重要的是设计出一款优秀的输出低通滤波器，以滤除高频分量(无用信号)并获得高品质的模拟声音。
我们必须设计具有特定电抗性输出阻抗的输出滤波器,以便与负载阻抗相匹配。
射频电路设计常见模块
射频电路设计常见模块1.放大器模块：常见的射频电路设计模块之一是放大器。
它用来增强信号的幅度，以便在传输或接收过程中信号能够得到正确处理。
根据应用，放大器可以是固定增益的，也可以是可变增益的，常见的放大器包括低噪声放大器（LNA）、功率放大器（PA）等。
2.混频器模块：混频器用来将输入信号与本地振荡器产生的信号进行乘法运算，产生差频信号。
混频器常用于射频接收中的频率转换和射频发射中的调制等处理。
3.滤波器模块：滤波器在射频电路设计中起到了关键作用。
它用来选择和剔除特定频率范围内的信号，以确保系统的带宽符合要求。
常见的滤波器包括带通滤波器、带阻滤波器、低通滤波器和高通滤波器等。
4. 功分器/合束器模块：功分器（Power divider）用于将输入功率分到多个输出端口，或者将多个输入功率合并到一个输出端口。
在射频电路设计中，功分器用于分配射频功率，实现无线系统中的功率分配和合成等功能。
5.天线模块：天线是将电磁波能量转换为无线信号的设备，是射频电路设计中不可或缺的一环。
天线的设计需要考虑其频率响应、增益、辐射图案等因素，以满足系统的无线通信需求。
6.预处理模块：预处理模块包括信号增益、波分复用（WDM）、多路复用等功能。
它用于提高输入信号的质量，减少噪声干扰，增强信号的传输和接收能力。
7.数字信号处理模块：在一些射频电路设计中，数字信号处理模块可以用于完成数字滤波、射频信号的调制解调、误码校正等处理。
数字信号处理可以提高射频系统的性能和带宽利用率。
8.频率控制模块：频率控制模块用于控制射频电路工作的频率范围和步进精度。
常见的频率控制模块包括频率合成器、频率锁定环路（PLL）等。
以上只是介绍了一些常见的射频电路设计模块，实际射频电路设计中还会根据应用需求定制其他各种模块。
射频电路设计是一个复杂且广泛的领域，需要综合考虑电路的性能、功耗、成本和工艺等因素。
小电流的放大滤波电路
小电流的放大滤波电路小电流的放大滤波电路1. 引言在现代电子技术中，小电流的放大滤波电路扮演着重要的角色。
我们常常遇到需要提取并放大微弱信号的情况，比如传感器信号、生物电流等。
然而，这些微弱信号常常混杂着噪声和杂波，使得要有效地提取有用信号变得非常困难。
为了解决这个问题，我们需要设计一种能够放大微弱信号并滤除杂波的电路，即小电流的放大滤波电路。
2. 小电流放大电路小电流放大电路是一种能够将微弱的电流信号放大到可以被后续电路处理的强度的电路。
该电路通常由放大器和滤波器组成。
放大器负责将输入电流放大，而滤波器则用于滤除杂波和衰减不需要的频率成分。
3. 放大器的选择当设计小电流放大电路时，选择合适的放大器至关重要。
放大器应具有高增益、低噪声和低失真等特性。
常见的放大器类型包括运算放大器、差分放大器和仪器放大器。
根据具体的应用需求，选择合适的放大器构成放大电路。
4. 滤波器的设计滤波器在小电流放大电路中起着至关重要的作用。
它能够通过选择性地滤除不需要的频率成分，从而增加信号与噪声的比例。
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。
在设计滤波器时，需要考虑截止频率、滚降率和幅频特性等参数，以满足实际应用需求。
5. 例子和应用小电流的放大滤波电路在许多领域中有着广泛的应用。
在医疗领域，心电图、脑电图等都是通过放大滤波电路来实现对生物电流的提取和分析。
在工业控制中，温度、压力等传感器的输出信号也常常需要经过放大滤波电路进行处理。
生物传感器、电化学传感器等设备也离不开小电流的放大滤波电路。
6. 个人观点和理解对于我个人而言，小电流的放大滤波电路是一项挑战性很高的技术。
在设计电路时，需要综合考虑信号与噪声之间的比例、幅频特性和相频特性等方面。
还需要注意电路的稳定性、可靠性和成本等因素。
虽然小电流的放大滤波电路并不是一项容易的技术，但它在许多领域中都有着重要的应用，对于推动科学和技术的发展具有重要意义。
运算放大器低通滤波器的设计
运算放大器低通滤波器的设计1.低通滤波器的传递函数我们把一个放大电路的放大倍数定义为其输出电压与输入电压之比，即其实，一个更为一般的概念是传递函数。
传递函数中就包含有放大倍数。
即一个电路的输出电压Uo（s）与输入电压Ui（s）之比为传递函数Au（s）。
即低通滤波器的一般性传递函数是巴特沃斯、切比雪夫和贝塞尔滤波器有不同的滤波器系数ai和bi。
所有这三类滤波器的系数都被列在后面的表5-3、表5-4、表5-5和表5-6中，它们的最高阶数为5阶。
分母中各项之间的乘积构成了一个关于s的n次多项式，其中n是滤波器的阶数。
n确定了频率超过fc（通带截止频率）之后的增益滚降率：-n×20dB/十倍频，而系数ai和bi则确定了通带内的增益特性。
式（5-30）表示若干个二阶低通滤波器的串联。
其中每一个滤波级的传递函数是对于一阶滤波器，系数bi总是等于零（b1=0），因而有一阶和二阶滤波级是构建高阶滤波器的基本模块。
通常，滤波器工作在单位增益（A0=1）状态，因而降低了对运算放大器开环增益的要求。
图5-58表示把滤波级串联到最高六阶时的情况。
偶数阶的滤波器仅由二阶滤波级组成，而奇数阶的滤波器要在前面增加一个一阶滤波级。
图5-58 用滤波级串联成高阶滤波器图5-59 一阶同相低通滤波器图5-60 一阶反相低通滤波器这两个电路的传递函数是把这两个传递函数与式（5-32）比较系数之后，可以得出计算电路各个电阻值时，先要指定截止频率fC、增益A0和电容C1，然后利用上面的四个等式计算。
可以看出，所有类型（三个类型）的一阶滤波器是完全相同的，a1=1。
三个类型的二阶及二阶以上的滤波器才有了区别。
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模块一带宽放大器
1. 任务
设计并制作一个宽带放大器。
2.要求
（1）输入阻抗≥1kΩ；单端输入，单端输出；放大器负载电阻；
（2）3dB 通频带10kHz～20MHz，在10kHz～20MHz 频带内增益起伏≤1dB；（3）最大增益≥58dB (3dB 通频带10kHz～20MHz，在10kHz～20MHz 频带内增益起伏≤1dB)，增益调节范围10dB～58dB（增益值9 级可调，步进间隔6dB，增益预置值与实测值误差的绝对值≤2dB）；
（4）设计成6cm*6cm模块，有输入输出信号接口，可安装；
（5）制作工艺优良，要求PCB工艺制版，抗干扰能力强。
模块二仪表运算放大器模块
1.任务
设计并制作具有弱信号放大能力的仪表放大器模块：
2.要求
（1）G = 10时，－3dB 带宽大于800kHz；
（2）G = 10时，共模抑制比（CMR）大于80dB；
（3）设计成6cm*6cm模块，有输入输出信号接口，可安装；
（4）制作工艺优良，要求PCB工艺制版，抗干扰能力强；
模块三低通滤波器设计
1.任务
设计并制作一个低通滤波器模块：
2.要求
（1）截止频率1kHz~20MHz范围内频率可调；
（2）衰减斜率大于-30dB/十倍频程；
（3）在通带内无自激现象，增益稳定度小于1%；
（4）设计成6cm*6cm模块，有输入输出信号接口，可安装；（5）制作工艺优良，要求PCB工艺制版，抗干扰能力强；
模块四高通滤波器设计
1.任务
设计并制作一个高通滤波器模块：
2.要求
（1）截止频率1kHz~20MHz范围内频率可调；
（2）衰减斜率大于-35dB/十倍频程；
（3）在通带内无自激现象，增益稳定度小于1%；
（4）设计成6cm*6cm模块，有输入输出信号接口，可安装；（5）制作工艺优良，要求PCB工艺制版，抗干扰能力强；。