无限增益多重反馈有源带通滤波器的设计与调试方法
有源带通滤波器的设计和分析
有源带通滤波器的设计刘田辉（德州学院物理与电子信息学院，山东德州253023）摘要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。
本文阐述了有源带通滤波器的基本原理，对滤波器的传输函数进行了推导并给出了两种设计方法：一种是无限增益多路负反馈（MFB）有源二阶带通滤波器电路，另一种是压控电压源（VCVS）有源二阶带通滤波器电路，并对两种电路的频率特性进行了分析，通过Multisim作电路仿真设计。
经过仿真及仿真结果的分析验证了所设计的方法是正确的。
关键词有源滤波器；带通；频率特性； Multisim71绪论从20世纪60年代至今，集成运放获得了迅速发展，同时带通滤波器迅猛发展，滤波器是一种只传输指定频段信号，滤波器顾名思义具有滤波作用，及抑制其他频段信号的电路。
滤波器是选频装置，能让信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。
在测试装置中，利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析[1]。
本文所述内容属于模拟滤波范围。
主要介绍模拟滤波器中带通原理、设计、仿真、以及主要参数。
随着电力电子设备的发展和广泛应用，使全球各地的电网被谐波严重污染着，迫切需求治理。
而有源滤波器正是解决这个问题的最佳选择！利用有源滤波器电路可以衰减无用频率信号，突出有用频率的信号，抑制干扰和噪声，以达到选频或提高信噪比的目的，因此有源滤波器被很广泛应用于测量、通信以及控制技术的小信号处理。
20世纪80年代电子技术改造面临着一个重大课题就是实现各种电子系统的全面大规模集成。
使用最多的滤波器成为很大很艰巨的技术障碍，RC有源滤波器不能实现全面大规模集成，机械滤波器和无源滤波器就更不用说了，所以，聪明的先人只能另辟新径来解决这一难题。
20世纪50年代就曾经有人提出的概念，但由于当时集成工艺不成熟，并没有引起太多人的重视。
有源带通滤波器设计方案报告
有源带通滤波器设计汇报学生姓名崔新科同组者王霞吴红娟指导老师王全州摘要该设计利用模拟电路相关知识，设定上线和下限频率，采取开环增益80dB 以上集成运算放大器，设计符合要求带通滤波器。
再利用Multisim 10.0仿真出滤波电路波形和测量幅频特征。
经过仿真和成品调试表明设计有源滤波器能够基础达成所要求指标。
其关键设计内容：1．确定有源滤波器上、下限频率；2．设计符合条件有源带通滤波器；-3．测量设计有源滤波器幅频特征；4．制作和调试；5. 总结碰到问题和处理方法。
关键词：四阶电路有源带通滤波器极点频率The use of analog circuit design knowledge, on-line and set the lower limit frequency, the use of open-loop gain of 80dB or more integrated operational amplifier designed to meet the requirements of the bandpass filter. Re-use Multisim 10.0 circuit simulation waveform and filter out the measurement of amplitude-frequency characteristics. Finished debugging the simulation and design of active filters that can basically meet the required targets. The main design elements:1. Determine the active filter, the lower limit frequency;2. Designed to meet the requirements of the active band-pass filter; -3. Designed to measure the amplitude-frequency characteristics of active filters;4. Production and commissioning;5 summarizes the problems and solutions.Keywords: fourth-order active band-pass filter circuit pole frequency滤波器介绍滤波器是一个选频装置，能够使信号中特定频率成份经过，而极大地衰减其它频率成份。
基于MAX291的无限增益多路反馈带通滤波器
Ｃ Ｌ Ｋ
ｖ ＿
Ｉ Ｎ
Ｖ＋
Ｏ Ｐ Ｏ Ｕ Ｔ Ｏ Ｐ Ｉ Ｎ －
ＧＮ Ｄ Ｏ Ｕ Ｔ
图 ｉ Ｍ ＡＸ２ ９ １的 引 脚 示 意 图
２ 无 限 增 益 多 路 反 馈 二 阶 带 通 滤 波 器
图 ２为无 限增益 多路 反馈 二 阶带 通 滤波 器 的一般 形 式 。其 中 ， Ｕ。 为 滤波器 输 出端 ， Ｕ 为滤 波 器输 入 端 ， 尺 。和 ｃ 构 成两 个 反 馈 支路 ， 因 为理 想 运 放 的增 益 为 无限 大 ， 所 以称 为 无 限增 益 多路 反 馈 滤 波 器 ， 一 般 令 Ｃ —Ｃ 。 一Ｃ 。利用 电路 理论 中 的节 点 电压 法 和 运放 的 “ 虚 断” 概 念可得 到该 电路 的传 递 函数 为 ：
一
后得 到 台阶状 的离 散 时 间信 号 ， 它不 仅 在 时 域 上 不 连 续， 而 且还 在 频 域 上增 添 了新 的高 频 成分 ［ ２ ］ ， 因此， 须
通 过适 当 的后 置滤 波来 重建 所需 的波 形 。本文 利用 构 成 的无 限增 益多路 反馈 二 阶带 通滤波器来进 行二次滤 波 ， 这样 可 以消除 由开关 电容 滤波器 ５ ． ７ ｋ Ｈｚ 采样时钟所产生的时钟干扰， 并 且 可 以对 信 号 的振 幅进 行 适 当 调整 ， 以便 进 行 之 后 的
第 ４期 （ 总第 ２ ０ ３期 ）
２ ０ １ ７年 ８ 月
机 械 工 程 与 自 动 化 ＭＥ ＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵＴ０Ｍ ＡＴ１ ０Ｎ
Ｎ Ｏ． ４ Ａ ｕｇ．
文章编 号 ： １ ６ ７ ２ — ６ ４ １ ３ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ４ — ０ １ ４ ２ — ０ ２
有源滤波器的设计和实现_课程设计.
成绩齐鲁理工学院课程设计说明书题目有源滤波器设计课程名称模拟电子技术B二级学院机电工程学院专业自动化班级 2015级学生姓名李德顺学号 201510532020指导教师臧红岩范卉青设计起止时间：2016年12月19日至2016年12月23日目录一、设计任务与要求 (2)二、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 (3)三、设计原理与电路 (5)3.1 单元电路的设计 (5)3.1.1 原理图设计 (5)3.1.2 滤波器的传输函数与性能参数 (6)3.2 元件参数的计算 (8)3.2.1 二阶低通滤波器 (8)3.2.2 二阶高通滤波器 (9)3.2.3 二阶带通滤波器 (9)3.3 元器件选择 (9)3.4 工作原理 (10)四、电路的组装与调试 (11)4.1 MultiSim电路图 (11)4.2 MultiSim仿真分析 (13)五、设计心得 (16)附录 (16)附录Ⅰ元件清单 (17)附录Ⅱ Protel原理图 (17)参考文献 (18)有源滤波器设计摘要：在《模拟电子技术基础》的学习基础上，针对课设要求，设计了多重反馈有源带通滤波器。
本次设计，是有电阻、电容、放大器组成的电路。
该滤波器的中心频率是10KHz。
该滤波器阻值低于50Hz和高于20Hz频率的信号通过，只允许50Hz到20KHz之间的信号通过。
该滤波器属于有源滤波器，由无源元件和有源元件组成。
这类滤波器的优点是：带内的信号不仅没有消耗能量，而且还可以放大，负载效应不明显，多级相连是相互影响很小。
设计用到了LM324放大器，它既可接单电源使用（3~30V），也可以接双电源使用（±1.5~±15V），不需要调零。
关键词：RC网络；反馈网络；运算放大器；滤波器1 任务与要求1.1 设计任务有源滤波器是由有源元件和无源元件(一般是R 和C)共同组成的电滤波器，和无源滤波器相比，它的设计和调整过程较简便，此外还能提供增益。
(整理)带通滤波器的设计步骤0001
带通滤波器设计流程滤波器是具有频率选择性的双端口器件。
由于谐振器的频率选择性,所以规定的频率信号能够通过器件，而规定频率信号以外的能量被反射， 从而实现频率选择的功能。
滤波器从物理结构上，就是由一些不同的单个谐振器按相应的耦合系 数组合而成，最后达到规定频率的信号从输出端通过的目的。
1. 滤波器技术指标1.1 工作频率范围： 1060MH ± 100MHz1.2插入损耗： 0.5dB max1.3 驻波比：1.2 max1.4 带外抑制：>20dB@f ± 200MHz >35dB@f ± 300MHz >60dB@f ± 500MHz1.5 寄生通带： f > 3500MHz 以上，对衰减不作要1.6 工作温度：-55 ° Cto+85°C1.7 最大输入脉冲功率：400W最大输入平均功率：20W2. 滤波器设计原理3. 滤波器结构选择3.1物理结构选择根据以上技术指标选择 腔体交指型带通滤波器，主要的原因是因为它 有着良好的带通滤波特性，而且它结构紧凑、结实；且容易制造；谐振杆端口 2图1滤波器原理图的长度近似约为入/ 4（波长）°，故第二通带在3倍fo上，其间不会有寄生响应。
它用较粗谐振杆作自行支撑而不用介质，谐振杆做成圆杆，还可用集总电容加载的方法来减小体积和增加电场强度，而且它适用于各种带宽和各种精度的设计。
3.2电路结构的选择根据以上技术指标选择交指点接触形式，主要的原因是它的谐振杆的一端是开路，一端是短路（即和接地板接连在一起），长约入/ 4 °,载TE M （电磁波）模，杆1到杆n都用作谐振器，同时杆1和杆n也起着阻抗变换作用。
4. 电路仿真设计如图2模型选择。
采用An soft公司的Serenade设计，根据具体的技术指标、体积要求和功率容量的考虑，此滤波器采用腔体交指滤波器类型,使用切比雪夫原型来设计，用圆杆结构的物理方式来实现。
(整理)带通滤波器的设计步骤
带通滤波器设计流程滤波器是具有频率选择性的双端口器件。
由于谐振器的频率选择性，所以规定的频率信号能够通过器件，而规定频率信号以外的能量被反射，从而实现频率选择的功能。
滤波器从物理结构上，就是由一些不同的单个谐振器按相应的耦合系数组合而成，最后达到规定频率的信号从输出端通过的目的。
1. 滤波器技术指标1.1工作频率范围: 1060MHz±100MHz 1.2插入损耗： 0.5dB max 1.3驻波比: 1.2 max1.4带外抑制： ＞20dB@f0±200MHz＞35dB@f0±300MHz ＞60dB@f0±500MHz1.5寄生通带： f ＞3500MHz 以上，对衰减不作要求1.6工作温度: -55°Cto+85°C 1.7最大输入脉冲功率：400W ； 最大输入平均功率：20W2.滤波器设计原理图1 滤波器原理图3.滤波器结构选择 3.1物理结构选择根据以上技术指标选择腔体交指型带通滤波器，主要的原因是因为它有着良好的带通滤波特性，而且它结构紧凑、结实；且容易制造；谐振杆端口2的长度近似约为λ/４（波长），故第二通带在３倍fo上，其间不会有寄生响应。
它用较粗谐振杆作自行支撑而不用介质，谐振杆做成圆杆，还可用集总电容加载的方法来减小体积和增加电场强度，而且它适用于各种带宽和各种精度的设计。
3.2电路结构的选择根据以上技术指标选择交指点接触形式，主要的原因是它的谐振杆的，载ＴＥ一端是开路，一端是短路（即和接地板接连在一起），长约λ/４0Ｍ(电磁波)模，杆１到杆n都用作谐振器，同时杆１和杆n也起着阻抗变换作用。
4.电路仿真设计如图2模型选择。
采用An soft公司的Serenade设计，根据具体的技术指标、体积要求和功率容量的考虑，此滤波器采用腔体交指滤波器类型,使用切比雪夫原型来设计，用圆杆结构的物理方式来实现。
图2模型选择如图3滤波器综合指标选择。
有源滤波电路——带通滤波器综述
实验报告专业：______姓名：______学号：________日期：__________桌号：________________课程名称：电路原理实验指导老师：成绩：________________实验名称：有源滤波电路——带通滤波器一、实验目的1. 掌握有源滤波电路的基本概念，了解滤波电路的选频特性、通频带等概念，加深对有源滤波电路的认识和理解。
2. 用Pspice仿真的方法来研究滤波电路，了解元件参数对滤波效果的影响。
3. 根据给定的带通滤波器结构和元件，分析三种不同中心频率的带通滤波器电路的工作特点及滤波效果，分析电路的频率特性。
4. 实现给定方波波形的分解和合成。
二、实验原理滤波器是一种二端口网络，它的作用是允许某频率范围的信号通过，滤掉或抑制其他频率的信号。
允许通过的信号频率范围称为通带，其余信号的频率范围称为阻带。
许多通过电信号进行通信的设备，如电话、收音机、电视和卫星等都需要使用滤波器。
严格的说，实际的滤波器并不能完全滤掉所选频率的信号，只能衰减信号。
无源滤波器通常由RLC元件组成，一般采取多节T型或π型结构，制造难，成本高，特别是电感元件的重量和体积都很大。
用RC元件与运放集成块构成的有源滤波器，不用电感线圈，因此广泛用于工程电路。
此外，运放的开环电压增益很大，输入阻抗高，输出阻抗低，组成的滤波器有一定的放大、隔离和缓冲作用。
相比于无源滤波器，有源滤波器有许多优点：可以按要求灵活设置增益，并且无论输出端是否带载，滤波特性不变，这也是有源滤波较无源滤波得到更广泛应用的原因。
1. 带通滤波器电路图1所示为一个无限增益多路反馈带通滤波器电路，传递函数为： 其中各系数为：表征带通滤波器性质的重要参数有三个，分别是：中心频率，也即谐振频率，带通滤波器在中心频率处转移函数的幅值最大。
带宽，定义为两个截止频率之差；截止频率 ωc 的定义为：转移函数的幅值由最大值下降为最大值的 时的频率，即品质因数，定义为中心频率与带宽之比。
无限增益多路反馈有源滤波器设计
无限增益多路反馈有源滤波器设计无限增益多路反馈有源滤波器设计电路设计总让外人觉得很难，很神秘；其实自己来试一下很简单；作箱体模拟器设计有两步工作要做，其一是测量目标的频率特性和相位特性; 然后是设计电路模拟；下面简单介绍一下频率特性模拟部分的设计；下面是无限增益多路反馈有源滤波器的基本形式图；低通痣波器电路幅顼特性要设计RC滤波器，一般采用查表归一快速的设计方法。
使用这种方法，必须满足滤波器条件。
首先给定要求的截止频率fc；增益Kp;选取滤波器的类型(切比雪夫型、巴特沃斯型)，(低通、高通、带通、带阻)；选取(一阶、二阶、三阶、四阶、或高阶)滤波器，请参考一些相关资料。
《测控电路》、《精密仪器电路》••…然后按下述步骤设计：(1)先选择电容C1的标称值，电容C的初始值靠经验决定，通常以下面的数据作参考：fc<100HzC=(1-0D.1)*fc=(100-1000)HzC=(0.1-0.01)*fc=(1-10k)HzC=(0.01-0.001)*fc=(10-1000k)HzC=(1000-100)pFfc>100kHzC=(1000)pF(2)所选择白^电容C1的实际值，再按照下式计算电阻换标系数Kk=100/fcC1其中？c的单位为Hz;C1的单位为以后(3)表2-1中查出CaDK=1时的电阻值。
(4)再将这些电阻值靠标称的实际电阻值设计实例设计一个二阶无限增益多路反馈1dB切比雪夫型低通滤波器，增益Kp=2,截频(指纹波之间的终止频率)fc=5KHz。
设计步骤如下：按上述快速设计方法得到标称的电容取C=0.01^F,对应白^参数K=2,也可以由式k=100/fcC1=2从下表中查出Kp=2时，电容C1=C=0.01N E K=1时的电阻值。
R1=2.602KQR2=5.204KQR3=8.839KQ将上述电阻值乘以参数K=2,得：R1=5.204K拿取标称值5.1K+104QR2=10.408KQ取标称值10K+408QR3=17.698KQ取标称值15K+2.7K减勺18K二阶RC滤波器的传递函数表二阶无限增益多路反馈切比雪夫带阻滤波器设计用表二阶无限增益多路反馈带通滤波器设计用表。
有源滤波器设计
有源滤波器设计有源滤波器是一种电子滤波器，利用放大器的放大特性进行信号的频率选择性处理。
它具有放大和滤波功能，能够增强信号的强度并且滤除不需要的频率分量。
本文将介绍有源滤波器的设计原理和步骤。
有源滤波器的设计涉及到放大器的选择、滤波器类型的选择、设计计算和电路调试等方面。
下面将详细介绍这些步骤。
首先，选择合适的放大器。
有源滤波器使用放大器对信号进行放大和滤波，因此需要选择一个适合的放大器。
常见的有源滤波器放大器的类型有运算放大器、差分放大器和仪器放大器等。
根据设计需求选择放大器的增益、带宽、输入阻抗、输出阻抗等性能指标，并且要考虑放大器的稳定性和可靠性。
第二步是选择滤波器类型。
有源滤波器有很多种类型，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
根据设计要求，选择适合的滤波器类型。
对于不同类型的滤波器，其频率响应和特性有所不同，需要根据实际需求进行选择。
第三步是进行设计计算。
根据滤波器的类型和设计要求，进行具体的电路设计计算。
根据设计要求，可以计算出放大器的放大倍数、电路的截止频率、频带宽度等参数。
需要考虑到滤波器的阻抗匹配问题，使得输入和输出阻抗能够适应实际应用中的要求。
接下来是电路的实际搭建和调试。
根据设计计算的结果，搭建实际的滤波器电路。
在搭建电路的过程中，需要注意正确连接电路元件，避免出现接错或接反的情况。
完成搭建后，进行电路的调试工作。
首先进行电路的初步测试，检查电路是否工作正常。
然后通过实际测试和调整，进一步改进电路的性能，确保满足设计要求。
最后，进行电路性能测试和评估。
使用信号发生器和示波器等仪器对滤波器的性能进行测试，包括放大倍数、频率响应、幅度失真和相位失真等指标。
根据测试结果进行性能评估，对滤波器的性能进行分析和改进。
总之，有源滤波器设计是一个综合性的工程，需要综合考虑放大器的选择、滤波器类型的选择、设计计算和电路调试等方面的问题。
通过合理的设计和调整，可以实现满足特定要求的滤波器电路。
有源电力滤波器重复控制设计及调试
滤波器程序 的调试 中。实验 结果验证 了这种实 时调试方法的有效性。 关键词 ： 滤波器 ； 数字控制 ／ 有源 电力滤波器 ；重复控制 ； 时调试 实
中 圈 分 类 号 ：Ｍ １ Ｔ ７３ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ０ １０ ２ ０ ）７－０ ７ ０ １０ － ０ Ｘ（０ ８ ０ － １－ ２ ０
恒值 ， 而传 统 Ｐ 控制 指令 无法 实现无 静差跟 踪 ，因此 对 Ａ Ｆ采 用 了重复 Ｐ
控制 。 复控制器 原理上可对无 数次谐波提 供无穷大 重
的开环 增益 ． 到真 正 的无静 差１ 其结构 框 图如 图 ２ 做 ４ ］ ， 所示 。该框 图通常用 于系统 的理论 分析和设计 。根据 系 统 的性 能要求 。求 得适 合控 制算 法 的离散 传递 函 数 ， 而得到重 复控制器 各个环 节 的参 数。重复控 制 从 器包 括一个积 分控制器 内模 。 一个基波 周期延迟 环节 和一个补 偿器 Ｃ ｚ 。其 内模 的传递 函数 为 ： （）
（ 江大学 ， 江 杭州 浙 浙 ３０２） １０ ７
摘要 ： 介绍 了有源 电力滤波器的主 电路结构及其重复控制设计 。在程序 调试时 ， 把控制对象离散化编入到 Ｄ Ｐ程序 Ｓ
中 进 行 实 时 闭 环运 算 ， 降低 了控 制 算法 的 调 试 难 度 ， 高 了 系 统 开 发 效 率 。将 该调 试 方 法应 用 到 重 复控 制 有源 电力 提
（ ｈｊ ｎ ｎｖｒ ｔ， ｎｚｏ １０ ７Ｃ ｉ ） Ｚ ｅｉ ｇＵ ｉ ｓｙ Ｈａｇｈ ｕ３ ０ ２ ｈｎ ａ ｅｉ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ｍａ ｎ ｃｒ ｕ ｔｓｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｄ ｉ ｅ ｅｉ ｖ ｏ ｔ ｅ ｉ ｎ ｏ ｃｉ ｅ ｐ ｗｅ ｌ ｒ ａ ｅ ｄ ｓ ｒｂ ｄ Ｂ ｓ ｄ ｏ ｏ ｔ ｓ ｒ ｃ ： ｉ ｉ ｉ ｔ ｔ ｒ ｎ ｔ ｒ ｐ ｔ ｉｅ ｃ ｎ ｍｌｄ ｓｇ ｆａ ｔ ｏ ｒｆ ｔ ｒ ｅ ｃ ｅ ． ａ ｅ ｎ ｃ ｎ ｍｌ ｃ ｕ ｓ ｔ ｖ ｉ ｅ ｉ
如何设计和调试有效的滤波电路
如何设计和调试有效的滤波电路滤波电路作为电子系统中常见的重要组成部分，用于去除信号中的杂波和干扰，以提高信号质量和可靠性。
本文将介绍如何设计和调试有效的滤波电路，以帮助读者提升电子系统的性能。
1. 滤波器的选择滤波器的选择是设计有效滤波电路的首要步骤。
根据要滤除的频率范围和信号类型，可以选择低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器或带阻滤波器。
不同类型的滤波器具有不同的频率响应和滚降特性，因此需要根据实际需求进行选择。
2. 滤波器的参数计算设计滤波器时，需要计算合适的参数以满足设计要求。
常见的参数包括截止频率、阶数、阻带衰减等。
这些参数的选择需要结合实际应用来进行，可以通过计算公式、仿真软件或滤波器设计工具来得到。
3. 元件的选取合适的元件选取是滤波电路设计中的关键步骤。
元件的选择需要考虑频率响应、功耗、价格和可获得性等因素。
常用的滤波器元件包括电容、电感、电阻等，可以根据设计要求选择合适的元件进行组装。
4. 电路布局与连接设计滤波电路时，良好的电路布局和连接是确保电路正常工作的关键。
要避免元件之间的串扰和相互干扰，可以采用地线隔离、分层布局等方法。
此外，电路连接的稳固性和可靠性也需要注意，以便提高电路的长期性能。
5. 电路调试和测试设计滤波电路后，需要进行调试和测试以验证其性能。
首先，应确认电路连接正确无误，并观察电路的工作状态。
然后，可以通过信号发生器和示波器等测试仪器，输入不同频率的信号进行测试，以评估滤波器的频率响应和滤波效果。
6. 优化和改进在进行调试和测试的过程中，可能会发现滤波器的性能不符合设计要求或不满足实际应用需求。
在这种情况下，可以考虑对滤波电路进行优化和改进。
可以尝试调整元件数值、改变滤波器类型或增加补偿电路等方法，以获得更好的滤波效果。
7. 常见问题及解决方法在设计和调试滤波电路时，可能会遇到一些常见的问题。
比如，滤波器效果不明显、频率响应不平坦、漏滤问题等。
针对这些问题，可以通过调整滤波器参数、改进布局和减少干扰源等方法来解决。
无限增益多路反馈有源滤波器设计技巧
无限增益多路反馈有源滤波器设计技巧:2010-08-0923:43一几个概念1首先，无限增益多路反馈有源滤波器与Butterworth，chebyshev，bessel，ellipse等不属于同一范畴的概念，无限增益多路反馈只是有源滤波器总多拓扑结构中一种，其他还有Sallen-key、状态变量滤波器、双二阶滤波器等；而Butterworth，chebyshev，bessel，ellipse是实际滤波器逼近理想滤波器的几种近似算法，有无限增益多路反馈Butterworth 滤波器或无限增益多路反馈chebyshev滤波器……所以，要是比较的话，也是无限增益多路反馈与Sallen-key、状态变量滤波器、双二阶滤波器等拓扑结构相比较；或者，Butterworth，chebyshev，bessel，ellipse几种近似方法相比较。
2曾经也搞过有源滤波器，也说一下无限增益多路反馈滤波器的优点：返相端输入，失真较小，另外元件灵敏度要求也比Sallen-key低。
四种近似方法的特点：1、巴特沃斯：通带最大平坦性，但是过渡带衰减不够陡峭，而且其阶跃响应会产生上冲或波动，所以不适用于处理脉冲信号；2、切比雪夫：通带有起伏，但是过渡带较陡峭，常用于AD转换器前的抗混叠滤波器，阶跃响应同样会产生上冲或波动；3、椭圆：也有称为考尔滤波器的。
通带起伏更大，而且衰减带也有反弹，但过渡带最陡峭；4、贝塞尔：也有称为汤姆逊(Thomson)滤波器的。
最大的特点就是阶跃响应的波动最少，所以适用于处理脉冲信号，但是过渡带最不陡峭。
二无限增益多路反馈有源滤波器设计电路设计总让外人觉得很难，很神秘，其实自己来试一下很简单；作设计有两步工作要做，其一是测量目标的频率特性和相位特性；然后是设计电路模拟；下面简单介绍一下频率特性模拟部分的设计；下图是无限增益多路反馈有源滤波器的基本形式图：1要设计RC滤波器，一般采用查表归--快速的设计方法。
无限增益多重反馈有源带通滤波器的设计与调试方法
无限增益多重反馈有源带通滤波器的设计与调试方法陆欣云 2019-8-29电路原理分析无限增益多重反馈有源滤波器的电路结构如图1所示图1 多重反馈有源滤波器o图2 带通滤波器电路由电路图1可得0)(3414321=---+++Y U Y U Y U Y Y Y Y U B O i c (1-a 式)0)(5353=--+Y U Y U Y Y U O C B (1-b 式)0=B U(1-c 式)由上面三式可得434321531)()()()(Y Y Y Y Y Y Y Y Y s U s U s A i o uf ++++-==若令35442322111,,,1,1R Y sC Y sC Y R Y R Y =====则电路为带通滤波器如图2所示,令C C C ==21,其传递函数为32122132121)(R R R C R R s C R s s CR s A uf +++-=而带通滤波器的标准传递函数为2200)()(ωωωω++=s Qs sQA s A将电路的传递函数与带通滤波器的标准传递函数比较得 该电路的四大性能指标为： 1、中心角频率0ω)||1(112130R R R C=ω 2、品质因数Q)||1(4221330R R R CR Q ==ω 3、中心频率增益)(0ωA130102)(R R CR QA -=-=ωω4、－3dB 带宽BWCR QBW 302==ω设计流程绝大多数情况下需要根据性能指标要求来设计满足要求的电路，如：需要设计一个中心频率为10kHz ，中心频率增益为4倍的带通滤波电路。
1、首先确定电容值C ，选择电容值的一般原则是：为了得到合理的电阻值，滤波器的中心角频率越高，电容值C 应该选取的越小。
表1是对应不同的中心频率电容容量的选择范围 表1：不同的中心频率电容容量的选择范围此处，根据中心频率为10kHz ，选择C=0.01μF2、根据指标BW 或Q 来确定R 3.在Q 没有特定要求的情况下以R 3值容易获取为原则，取Q=π,由230C R Q ω=Ω=⨯⨯⨯⨯==⇒-k 1010110108303πππC f Q R （可选用固定电阻）3、根据指标通带增益)(0ωA 来确定R 1。
有源滤波器的设计
176有源滤波器的设计一．设计方法有源滤波器的形式有好几种，下面只介绍具有巴特沃斯响应的二阶滤波器的设计。
巴特沃斯低通滤波器的幅频特性为：ncuo u A j A 21)(⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ωωω ， n=1，2，3，. . . （1）写成：ncuou A j A 211)(⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ωωω （2） )(ωj A u其中A uo 为通带内的电压放大倍数，ωC A uo 为截止角频率，n 称为滤波器的阶。
从（2）式中可知，当ω=0时，（2）式有最大值1； 0.707A uoω=ωC 时，（2）式等于0.707，即A u 衰减了 n=2 3dB ；n 取得越大，随着ω的增加，滤波器 n=8 的输出电压衰减越快，滤波器的幅频特性 越接近于理想特性。
如图1所示。
0 ωC ω 当 ω>>ωC 时，nc uo u A j A ⎪⎪⎭⎫⎝⎛≈ωωω1)( （3） 图1低通滤波器的幅频特性曲线 两边取对数，得： lg20cuo u n A j A ωωωlg 20)(-≈ （4） 此时阻带衰减速率为： -20ndB/十倍频或-6ndB/倍频，该式称为衰减估算式。
表1列出了归一化的、n 为1 ~ 8阶的巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式。
表1 归一化的巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式 n 归一化的巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式 1 1+L s 2 122++L L s s3 )1()1(2+⋅++L L L s s s4)184776.1()176537.0(22++⋅++L L L L s s s s1775 )1()161803.1()161807.0(22+⋅++⋅++L L L L L s s s s s6 )193185.1()12()151764.0(222++⋅++⋅++L L L L L L s s s s s s7)1()180194.1()124698.1()144504.0(222+⋅++⋅++⋅++L L L L L L L s s s s s s s8 )196157.1()166294.1()111114.1()139018.0(2222++⋅++⋅++⋅++L L L L L L L L s s s s s s s s在表1的归一化巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式中，S L = csω，ωC 是低通滤波器的截止频率。
完整版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，控制其他频段信号的电路。
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 网络组成，它拥有体积小、性能牢固等优点，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适用频率的信号，衰减无用频率的信号，控制搅乱和噪声，以达到提高信噪比或选频的目的，所以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办理。
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 相串通，就组成了 BPF ，而 LPF 与 HPF 并联，就组成 BEF 。
在合用电子电路中，还可能同时采用几种不同样型式的滤波电路。
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) 幅频特点图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赞同在某一个通频带范围内的信号经过，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控制。
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 的比率即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 ）采用图2 电路。
2）该电路的传输函数：质量因数：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无量增益多路负反响有源二阶带通滤波器电路。
滤波器设计中的滤波器设计算法与优化方法
滤波器设计中的滤波器设计算法与优化方法滤波器在信号处理和通信系统中起着至关重要的作用。
其中，滤波器设计算法和优化方法的选择对滤波器性能和实际应用效果起着至关重要的作用。
本文将介绍滤波器设计中常用的算法和方法，并探讨其优化策略。
一、滤波器设计算法1. 传统设计方法传统的滤波器设计方法包括基本滤波器设计和频率变换滤波器设计两种。
基本滤波器设计通过理想滤波器模型和频率响应特性进行设计，常见的算法有窗函数法、脉冲响应法和频域设计法等。
频率变换滤波器设计则是通过频域变换将不同滤波器的设计问题转化为滤波器系数的设计问题，常见的算法有模拟滤波器频率响应变换法和数字滤波器频率响应变换法等。
2. 自适应滤波器设计方法自适应滤波器设计方法是一种根据输入信号动态适应不同环境的滤波器设计方法。
自适应滤波器的设计算法主要包括最小均方差（LMS）算法和最小二乘（LS）算法等。
这些算法通过不断调整滤波器系数，使得滤波器的输出信号与期望信号之间的误差最小，从而实现滤波效果的优化。
二、滤波器设计优化方法1. 参数优化方法参数优化方法是指通过调整滤波器的设计参数，使得目标函数达到最优值的方法。
常见的参数优化方法包括遗传算法、粒子群优化算法和模拟退火算法等。
这些方法通过不断迭代和优化设计参数，逐步接近滤波器的最优解，从而得到更好的滤波效果。
2. 约束优化方法约束优化方法是指在滤波器设计过程中，设置一定的约束条件，通过调整设计参数满足这些约束条件的方法。
常见的约束优化方法包括线性规划、非线性规划和整数规划等。
这些方法可以根据实际需求设置约束条件，从而达到滤波器设计的目标要求。
三、滤波器设计中的应用案例滤波器在通信系统、音频处理、图像处理等领域有着广泛的应用。
以下是几个滤波器设计中的应用案例：1. 通信系统中的滤波器设计在通信系统中，滤波器的设计对信号的传输和解调起着至关重要的作用。
通过选择适当的滤波器设计算法和优化方法，可以实现信号的抗噪声和扩频等特性，从而提高通信系统的性能和可靠性。
设计四阶无限增益多路反馈带通有源滤波器电路
设计四阶无限增益多路反馈带通有源滤波器电路
本文介绍了设计一种四阶无限增益多路反馈带通有源滤波器电路的方法。
该电路采用了多路反馈结构和有源元件，可以实现极高的增益和带通滤波功能。
设计过程中，首先确定了滤波器的频率响应和增益要求，然后选择了适合的有源元件并进行了电路的设计和分析。
最终实现了一种高性能的四阶无限增益多路反馈带通有源滤波器电路。
该电路具有结构简单、性能稳定等优点，适用于音频处理、电子滤波等领域。
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有源滤波器的设计与调试共23页PPT
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有源滤波器的设计与调试
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
带通滤波器实验指导书
有源滤波电路——带通滤波器一、实验目的1． 掌握有源滤波电路的基本概念，了解滤波电路的选频特性、通频带等概念，加深对有源滤波电路的认识和理解。
2． 用Pspice 仿真的方法来研究滤波电路，了解元件参数对滤波效果的影响。
3． 根据给定的带通滤波器结构和元件，分析三种不同中心频率的带通滤波器电路的工作特点及滤波效果，分析电路的频率特性。
4． 实现给定方波波形的分解和合成。
二、原理说明滤波器是一种二端口网络，它的作用是允许某频率范围的信号通过，滤掉或抑制其他频率的信号。
允许通过的信号频率范围称为通带，其余信号的频率范围称为阻带。
许多通过电信号进行通信的设备，如电话、收音机、电视和卫星等都需要使用滤波器。
严格的说，实际的滤波器并不能完全滤掉所选频率的信号，只能衰减信号。
无源滤波器通常由RLC 元件组成，一般采取多节T 型或π型结构，制造难，成本高，特别是电感元件的重量和体积都很大。
用RC 元件与运放集成块构成的有源滤波器，不用电感线圈，因此广泛用于工程电路。
此外，运放的开环电压增益很大，输入阻抗高，输出阻抗低，组成的滤波器有一定的放大、隔离和缓冲作用。
相比于无源滤波器，有源滤波器有许多优点：可以按要求灵活设置增益，并且无论输出端是否带载，滤波特性不变，这也是有源滤波较无源滤波得到更广泛应用的原因。
1. 带通滤波器电路图1所示为一个无限增益多路反馈带通滤波器电路，传递函数为：22()p K BsH s s Bs ω=++其中各系数为： 2302312132111,(),2p R B K R C R R R R C ω==+=-v图1表征带通滤波器性质的重要参数有三个，分别是：0ω=21RLβωω=-=：带宽，定义为两个截止频率之差；截止频率ωc 的定义为：转移函数的幅值由最大值下降为最大值的时的频率，即max ()c H j ω=。
0001L Q R CRωωβω===：品质因数，定义为中心频率与带宽之比。
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无限增益多重反馈有源带通滤波器的设计与调试方法
陆欣云 2019-8-29
电路原理分析
无限增益多重反馈有源滤波器的电路结构如图1所示
图1 多重反馈有源滤波器
o
图2 带通滤波器电路
由电路图1可得
0)(3414321=---+++Y U Y U Y U Y Y Y Y U B O i c (1-a 式)
0)(5353=--+Y U Y U Y Y U O C B (1-b 式)
0=B U
(1-c 式)
由上面三式可得
4
3432153
1)()()()(Y Y Y Y Y Y Y Y Y s U s U s A i o uf ++++-=
=
若令3
5442322111,,,1,1R Y sC Y sC Y R Y R Y =====
则电路为带通滤波器
如图2所示,令C C C ==2
1,其传递函数为
3
21221
3212
1
)(R R R C R R s C R s s C
R s A uf +++-
=
而带通滤波器的标准传递函数为
2
20
0)
()(ωωωω++
=
s Q
s s
Q
A s A
将电路的传递函数与带通滤波器的标准传递函数比较得 该电路的四大性能指标为： 1、中心角频率0ω
)||1(11
2
130R R R C
=
ω 2、品质因数Q
)||1(42
2
1330R R R C
R Q =
=
ω 3、中心频率增益)(0ωA
1
3
0102)(R R CR Q
A -=-
=ωω
4、－3dB 带宽BW
C
R Q
BW 30
2
=
=
ω
设计流程
绝大多数情况下需要根据性能指标要求来设计满足要求的电路，如：需要设计一个中心频率为10kHz ，中心频率增益为4倍的带通滤波电路。
1、首先确定电容值C ，选择电容值的一般原则是：为了得到合理的电阻值，滤波器的中心角频率越高，电容值C 应该选取的越小。
表1是对应不同的中心频率电容容量的选择范围 表1：不同的中心频率电容容量的选择范围
此处，根据中心频率为10kHz ，选择C=0.01μF
2、根据指标BW 或Q 来确定R 3.
在Q 没有特定要求的情况下以R 3值容易获取为原则，取Q=π,
由2
30C R Q ω=Ω=⨯⨯⨯⨯==⇒-k 1010110108
303πππC f Q R （可选用固定电阻）
3、根据指标通带增益)(0ωA 来确定R 1。
如果要求将原方波信号当中的基波分量原样提取出来
)(0ωA =1 k Ω5)
(22)(03
1130==⇒-
=ωωA R R R R A （可选用103电位器） 此设计要求)(0ωA =4 则k Ω25.1)
(203
1==
ωA R R 4、根据中心角频率ω0或Q 来确定R 2
3
123
124R R Q R R R -=
Ω=⇒3172R （可选用102电位器） 实际调试过程
对于电路设计中f =10kHz 的带通滤波器，当输入方波信号频率小于10kHz ，滤出的波形没有正弦波的形状，波形畸变严重，输入信号频率越是远离10kHz ，输出越有诸多的杂波相互交叠，当方波信号频率趋于10kHz 时，输出波形会展现出有两个正弦波的叠加，直至方波频率等于10kHz ，两个波形完美的融合成一个正弦波形，当输入信号再大于10kHz 时，波形不会再有杂波，只是随着频率上升，幅度会不断衰减，形状会逐渐趋于锯齿波的形状。
（目前无法对这种现象进行理论解释）
如果完全按照设计的理论值来设定元件参数，基于OPA227运放，施加电源电压±5V
得到实际0ω=7.8kHz （理论与实际差异较大） )(0ωA =3.16 （理论与实际差异较大） 当输入f in =7.8kHz 正弦波 V inPP =1V V oPP =3.16V
当输入f in =7.8kHz 方波 V inPP =1V V oPP =4V 方波的基波幅值
V oPP = π
4 V inPP )(0ωA =1.273×1×3.16=4.02V
理论与实际相符
为了满足设计要求，在此基础之上将各性能指标调至目标值 1、先调R2将中心角频率调至满足要求
将信号发生器输出10kHz ，V inPP =1V 的方波。
由于当前
0ω=7.8kHz ，小于目标中心频率，需要将R2往小调，调的过程
中会发现输出波形的幅值会逐渐增大，而且波形也渐趋向于规整的正弦波，调至R1再减小一点点输出波形的幅值反而减小位置，这样R1所在的位置就是电路中心频率为10 kHz 的这一个点。
2、在中心频率满足要求的情况下调R1 使得通带增益满足要求
通带增益)(0ωA =3.16，小于目标通带增益要求，因此应该
将R1往小调，调试的过程中将信号发生器输出10 kHz ，V inPP =1V 的正弦波。
当R1减小时，V oPP 会逐渐增大，直至V oPP 增大到4V 为止。
由于R1的减小会导致0ω的增大，此时再测试发现
0ω=10.5 kHz,并且发现10.5 kHz 处的)(0ωA =4.32了，这时需要
在该频点处增大R1将)(0ωA 再调至4. 3、再次调节R2使得中心角频率满足要求
将信号发生器输出10 kHz ，V inPP =1V 的正弦波，此时的输出
的V oPP 会不到4V ，通过将R2调大V oPP 使得的输出达到4V ，
此时整个电路的性能指标已经基本满足设计要求。
测得输入不同频率的信号与输出幅值的数据如表2所示 表2：输出幅值与输入信号频率之间的关系表
图3 输出幅值与输入信号频率之间的曲线图 电路调试完毕后，测试记录电路中各个参数值如下： C 1=C 2=0.01uF R 1=879Ω R 2=180Ω R 3=10k Ω
按照这种实际值，根据理论计算出)(0ωA =5.68。
而实测)(0ωA =4 两者有较大差异，目前无法对这种现象进行理论解释。
按照这种实际值，根据理论计算出0ω=13.01kHz 。
而实测0ω=10kHz 。
两者差异不是太大。
调试经验总结
1、观测电路实际中心频率与调至目标中心频率的方法
为了实现电路中心频率的精确性，当元器件初步参数调整结束时。
对电路施加9kHz~11 kHz，V PP=2V的正弦波。
测量发现f1=9kHz V oPP=5.12V
f0=10kHz V oPP=6.6V
f2=11kHz V oPP=6.4V
如果此时电路的中心频率为10kHz，那么当输入信号频率增大1kHz与减小1kHz，输出衰减的程度应该不应相差太大。
而目前信号频率增大1kHz衰减了0.2V, 频率减小1kHz却衰减了1.48V，说明电路的实际中心频率应该是大于10kHz，图4可以直观的看出实际中心频率与目标中心频率的关系。
图4 实际中心频率与目标中心频率的关系从图4可以看出，当电路的f0=10kHz时，输入信号的频率为9kHz与11kHz产生的输出幅值相对于输入信号的频率为10kHz时产生的输出幅值衰减的落差应很接近，如a段和b段的大小。
当电路的f0>10kHz时，输入信号的频率为9kHz与11kHz
产生的输出幅值相对于输入信号的频率为10kHz 时产生的输出幅值衰减的落差有较大差距，如c 段和d 段的大小。
实际中心频率会向落差小的那一个方向靠近。
因此，将输入的信号频率从10kHz 往11kHz 以0.1kHz 为步进单位往上调，去观察在哪一个频率点上会有最大的幅值，拥有最大幅值的频率点将会是电路的实际中心频率。
经过测试发现：
当f 3=10.5kHz 时，输出幅值为V oPP =6.8V 将达到最大，因此10.5kHz 这个频点是电路的实际中心频率，为了将电路的实际中心频率调到与目标中心频率10kHz 一致，如果在不改变电路
)(0 A 的前提下，根据决定ω0的表达式，需要调大电阻值R 2，
使得输入在10kHz 输出的幅值达到最大，这样电路基本调试成功。
2、调试流程总结
先根据理论计算值搭建电路，测试出电路的实际性能指标，根据元件参数值与性能指标值的关系先调R2使中心角频率满足要求，再调R 1使通带增益满足要求，最后再调R2校正中心角频率。