简单二阶低通滤波器设计与仿真

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二阶压控型低通滤波器的设计

目录实验目的--------------－－--－--－----------------------－---－---------－------------－-------－---－---－-－-----－－－--－------- 3实验要求--－-－-－--－-------------－----－---－-－---－-－--－------－--－----－－--－---------－－--－--－-－-－-------－------－－-------- 3实验原理------－---------－－－--－－-----－-－----－--－－-----－-－------－-－-－----－--－------－---------－-----－－-－-－－－--------－-- 3滤波器基础知识简介---－--－----------－－-----－--－---------－--－----－--－-－--－----－-－----------------－-- 3有源低通滤波器（LPＦ）--－-－－---------－--－----－－-－--------－--------------－--------－------－-－-－--- 4二阶压控型低通滤波器-－--－-----－-－----－-----－---－－－--------－－－-－-－－-----－--------－-------－－-－-－－ 4实验设计－－-－--------－－------－-－--------------－-－----－－－-----－-－－-----－--－－-－----－---－－-------－－－－--－-－-------－--－--－- ５仿真分析--－-－---－---－--------－－----------－--－-－--－－－-----－－----－-－--－-------－--－－-－------－-－----------－----－-----－--- 6仿真电路----－----－--－----------－－－－------－------－-－--－-－-------－－-------－-----－－-－－--－---－-----－-－--－--－--－-－－---- 6实验结果-----－--－－--－-－-－--－-----－---－----－-－－-－-－--------－----------－----－---－--------－－－－--－－--－-----－------－-－- 7波特图仪显示-－--－－----－---－---－----－------------－－--------------－－－--－－-－－－------－--－------－-－--－-－－-----－－7AＣ交流分析显示-------－---－---------－－－--------－-－-－－------－-－-----－--－-－--－--------------－--－------- ９实验结果分析－-----－---－----－---－-－----－------－--－－－－－---－-－－-－---------------－－------－---－-----－--------－--－13理论计算－-----------－－---－---－-－－-－－－－---－-------－--------－------------－－－-－---－------－------－------－----－----－１3实验结果比较与分析－－－---－－--－----－-－--－-－--------－--－-----－-－-－---－--－----－－--－---------－--－-----－1３实验结论--－----－---－-------－-----－-－-－－－-－-----------－--－---－-------－－-－-－--－-－--－----－-－----－-----－--－－--－--－----－--- 14参考文献－－--－------－－-－----－---－--－-－-－------－--－－--------－－-－---－-----－-－-----－-----－-－----－----－-－---－-------－-－---－14实验目的：1、熟悉由集成运放和阻容元件组成的有源滤波器的原理；2、学习运用传递函数法分析有源滤波器的频率响应；3、学习RC有源滤波器的设计及电路调试方法;4、学习利用Multiｓim仿真软件进行电路仿真分析。

简单二阶有源低通滤波器电路及幅频特性

简单二阶有源低通滤波器电路及幅频特性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RCo(1)通带增益当f=0时，各电容器可视为开路，通带内的增益为低通滤波环节，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的电路图如图6所示，幅频特性曲线如图7所示。

1-(2)二阶低通有源滤波器传递函数根据图8-2.06可以写出丄“盘斗丄〕俯二一礎通常有，联立求解以上三式，可得滤波器的传递函数臥)—九…(3)通带截止频率将s 换成j 3,令3 0 = 2n f o=1/(RC)可得当f=fp时，上式分母的模="丿厶I VoZ与理想的二阶波特图相比，在超过fO以后，幅频特性以-40 dB/dec的速率下降，比一阶的下降快。

但在通带截止频率fp -fO之间幅频特性下降的还不够快。

摘要设计一种压控电压源型二阶有源低通滤波电路，并利用MultisimIO仿真软件对电路的频率特性、特征参量等进行了仿真分析，仿真结果与理论设计一致，为有源滤波器的电路设计提供了EDA手段和依据。

关键词二阶有源低通滤波器；电路设计自动化；仿真分析；MultisimIO滤波器是一种使用信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置，在信息处理、数据传送和抑制干扰等自动控制、通信及其它电子系统中应用广泛。

滤波一般可分为有源滤波和无源滤波，有源滤波可以使幅频特性比较陡峭，而无源滤波设计简单易行，但幅频特性不如有源滤波器，而且体积较大。

从滤波器阶数可分为一阶和高阶，阶数越高，幅频特性越陡峭。

高阶滤波器通常可由一阶和二阶滤波器级联而成。

采用集成运放构成的RC有源滤波器具有输入阻抗高，输出阻抗低，可提供一定增益，截止频率可调等特点。

压控电压源型二阶低通滤波电路是有源滤波电路的重要一种，适合作为多级放大器的级联。

本文根据实际要求设计一种压控电压源型二阶有源低通滤波电路，采用EDA仿真软件Multisim1O对压控电压源型二阶有源低通滤波电路进行仿真分析、调试，从而实现电路的优化设计。

压控电压源型二阶有源低通滤波电路

摘要：设计一种压控电压源型二阶有源低通滤波电路，并利用Multisim仿真软件对电路的频率特性、特征参量等进行了仿真分析，仿真结果与理论设计一致，为有源滤波器的电路设计提供了EDA手段和依据。

关键词二阶有源低通滤波器；电路设计自动化；仿真分析；一：实验内容及要求：设计一个压控电压源型二阶有源低通滤波电路，要求通带截止频率fo=100 kHz，等效品质因数Q=1，试确定电路中有关元件的参数值。

二：实验器材软件：Multisim仿真软件。

器材：正弦波信号源（f=200KHz 幅度：1v）,电容两个，电阻四个，集成运放3554AM一个。

三：实验电路对于信号的频率具有选择性的电路称为滤波电路，它的功能是使特定频率范围内的信号通过，而阻止其他频率信号通过。

理论计算根据实际选择的元件参数重新计算滤波电路的特征参量。

式(2)中，令s=jω，得到二阶低通滤波电路的频率特性为Ao=1+6RfR =1+1=2 通带截止频率fo 与3 dB 截止频率fc 计算如下所以，fc=1.272fo=126.53KHz四 Multisim 分析4．1 瞬态分析从图可以看出，输出信号的频率与输入信号一致，输出信号与输入信号同频不同相，说明二阶低通滤波电路不会改变信号的频率。

电压放大倍数Auf=2。

4.2交流分析从图中可以看出， 3 dB截止频率约为127 kHz。

与理论计算值值基本符合。

4.3参数扫描分析从图可以看出，曲线从下至上对应的电阻RF由100 Ω至1000 Ω幅频特性纵截止频率约为125 kHz。

并且，RF越大，Auf越大，Q越大，幅频特性曲线越尖锐。

在同样的设计截止频率下，Q值的不同对实际截止频率有较大的影响。

4.4傅理叶分析由图可知，输出电压的谐波失真率很小，为 4.61229%，符合实验设计要求。

4.5传递函数分析由图可知，输入电阻Ri=239.44900G，输出电阻Ro=400.3851放大倍数Au=1.99971，符合设计要求.压控电压源二阶低通滤波电路的设计与仿真分析学院：电子信息工程学院年级：2008级专业：自动化学号：00824032姓名：魏文龙完成日期：2012年5月14日参考文献：1黄智伟，《基于Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析》，电子工业出版社，2008年1月2童诗白华成英《模拟电子技术基础》，高等教育出版社，2006年1月3。

二阶有源低通滤波器课程设计

目录一题目规定与方案论证........................................................ 错误!未定义书签。

1.1（设计题题目）二阶有源低通滤波器............................................. 错误!未定义书签。

1.1.1题目规定.................................................................................. 错误!未定义书签。

1.1.2 方案论证................................................................................. 错误!未定义书签。

1.2（实训题题目）波形发生器与计数器............................................. 错误!未定义书签。

1.2.1题目规定.................................................................................. 错误!未定义书签。

1.2.2方案论证.................................................................................. 错误!未定义书签。

二电子线路设计与实现........................................................ 错误!未定义书签。

2.1二阶有源低通滤波器........................................................................ 错误!未定义书签。

2.2十位二进制加法计数器电路设计.................................................... 错误!未定义书签。

电路基础课程设计实验报告--二阶低通滤波器的设计

一题目要求与方案论证1.（设计题目）二阶有源低通滤波器 1.1题目要求设计二阶有源低通滤波器。

要求通带边界频率f C =1500Hz ，通带最大衰减3dB,阻带边界频率Hz f s 9000 ,阻带最小衰减30dB ；通带内电压放大倍数A 0=1。

分析电路工作原理，设计电路图，列出电路的传递函数，正确选择电路中的参数。

1.1.2 方案论证（1）：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。

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。

工作原理：二阶有源滤波器是一种信号检测及传递系统中常用的基本电路, 也是高阶虑波器的基本组成单元。

二阶低通滤波器课程设计报告书

学号 08700109模拟电子技术基础设计说明书二阶低通滤波器起止日期： 2010年12月24日至 2010年12月31日学生班级成绩指导教师(签字)电子与信息工程系2011年 1 月 2日目录第一章电路设计 (1)1.1 集成运算放大器 (1)1.2 二阶低通电路 (2)1.3 课设电路及计算 (3)第二章所用元器件 (4)2.1 电阻 (4)2.2 电容 (4)2.3 集成运算放大器LM741 (4)第三章仿真情况 (5)第四章课设总结 (7)4.1 心得体会 (7)4.2 个人答辩问题 (7)参考文献 (8)第一章电路设计1.1 集成运算放大器图1是集成运放的符号图，1、2端是信号输入端，3、4是工作电压端，5是输出端，在实际中还有调零端，频率补偿端和偏置端等辅助端。

集成运算放大器的输入级通常由差分放大电路组成，因此一般具有两个输入端以及一个输出端。

图中标有“+”号的是同相输入端，标有“—”号的是反相输入端，当信号从同相端输入时，输出信号和输入信号同相，反之则反相。

当集成运放工作在线性区时，它的输入信号电压和输出信号电压的关系是：odon p A U U U =- （1）式中od A 是运放器的放大倍数，od A 是非常大的，可达几十万倍，这是运算放大器和差分放大器的区别，而且集成运放器的两个输入端对地输入阻抗非常高，一般达几百千欧到几兆欧，因此在实际应用中，常常把集成运放器看成是一个“理想运算放大器”。

理想运算放大器的两个重要指标为：（1）差模输入阻抗为∞；（2）开环差模电压增益Aod 为∞。

根据这两项指标可知，当理想运算放大器工作在线性区时，因为其输入阻抗为∞，因此在其两个输入端均没有电流，即在图1中021==I I ，如同两点被断开一样，这种现象称为“虚断”。

又因为∞=od A ，根据输入和输出端的关系：odon p A U U U =-，所以认为运放的同相输入端与反相输入端两点的电压相等，如同将该两点短路一样。

二阶低通滤波器2篇

二阶低通滤波器2篇第一篇：二阶低通滤波器的原理和应用二阶低通滤波器是一种常用的信号处理器件，它具有滤除高频信号的特点，广泛应用于各种电子设备和系统中。

本文将介绍二阶低通滤波器的原理和应用。

二阶低通滤波器的原理是基于RC电路的原理，它通常由两个电容器和一个电阻器组成。

其中一个电容器和电阻器串联，另一个电容器与串联的电容器与电阻器并联。

通过合理地选择电容器的值和电阻器的阻值，可以实现对高频信号的滤除。

当输入信号频率很高时，电容器对信号的阻抗很小，导致输入信号的流动主要通过电容器和电阻器的串联路径，因此，高频信号将被滤除。

而当输入信号频率较低时，电容器对信号的阻抗较大，导致输入信号流动主要通过电容器和电阻器的并联路径，使得低频信号能够通过。

通过这种方式，二阶低通滤波器能够实现对高频信号的滤波。

二阶低通滤波器的应用非常广泛。

在音频设备中，我们常常会使用二阶低通滤波器来滤除音频信号中的杂音和噪声，从而提高音质。

在通信系统中，二阶低通滤波器可以用于滤除高频噪声，从而提高信号的传输质量。

此外，二阶低通滤波器还广泛应用于信号检测、传感器信号处理、模拟电路的设计等领域。

除了在电子设备中的应用外，二阶低通滤波器还在控制系统中发挥着重要的作用。

在控制系统中，经常需要对输入信号进行滤波来去除高频噪声，以保证系统的稳定性和性能。

通过使用二阶低通滤波器，可以滤除高频噪声对系统造成的干扰，从而提高系统的稳定性和响应速度。

总之，二阶低通滤波器是一种常用的信号处理器件，具有滤除高频信号的特点。

它在电子设备、通信系统、控制系统等领域中都有广泛的应用。

通过合理地选择电容器和电阻器的值，可以根据需要实现不同的滤波效果。

在未来的发展中，我相信二阶低通滤波器将会继续发挥重要的作用，并逐渐被更先进的滤波器所取代，以满足不断发展的信号处理需求。

第二篇：二阶低通滤波器的设计与优化二阶低通滤波器是一种常见的信号处理器件，用于滤除高频信号并提高信号质量。

二阶有源低通滤波器(杨靖平)

2013级《模拟电子技术》课程设计说明书二阶有源低通滤波器院、部：电气与信息工程学院学生姓名：***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1302完成时间：2015年6月25日摘要滤波器是一种使有用信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置，在信息处理、数据传送和抑制干扰等自动控制、通信及其它电子系统中应用广泛。

滤波一般可分为有源滤波和无源滤波，无源滤波器较有源滤波器无通带增益但设计简单易行。

从滤波器阶数可分为一阶和高阶，阶数越高，幅频特性越陡峭。

高阶滤波器通常可由一阶和二阶滤波器级联而成。

采用集成运放构成的RC有源滤波器具有输入阻抗高，输出阻抗低，可提供一定增益，截止频率可调等特点。

压控电压源型二阶低通滤波电路和无限增益二阶低通滤波器是有源滤波电路的重要两种电路，适合作为多级放大器的级联。

论文先设计了一种压控电压源二阶有源低通滤波电路，其次并利用 Multisim10 仿真软件对电路的频率特性、特征参量等进行了仿真分析，仿真结果满足设计要求之后，用AD绘制电路原理图，再用AD导入原理图以手工布局和布线为铺完成其单面PCB的设计，最后，在PCB 板安装电路并调试，调试数据与仿真数据大致相同,满足设计要求。

关键词：压控电压源型；二阶；有源低通滤波器；Multisim10；AD目录1 绪论 (1)1.1 设计意义及背景 (1)1.2 设计任务 (1)1.3 设计要求 (1)2 方案选择 (2)2.1 一阶有源低通滤波器电路 (2)2.2 压控电压源型二阶有源低通波电路 (2)3 元器件的选择与电路参数计算 (4)3.1 选择运放 (4)3.2 选择电容器 (4)3.3 计算电阻器阻值 (4)3.4 直流稳压源的设计 (6)3.4.1 变压器的选择 (6)3.4.2 整流器的选择 (6)3.4.3 电容的选择 (6)3.4.5 选择三端稳压器 (7)4 电路仿真 (8)4.1 仿真电路图 (8)4.2 仿真结果 (8)5.1 电路的制作 (10)5.2 直流稳压源的调试 (10)5.3 二阶有源低通滤波器电路调试 (11)5.3.1 调试过程 (11)5.3.3 调试数据分析 (14)5.3.4 误差分析 (14)5.3.5 设计体会 (14)结束语 (16)参考文献 (17)致谢 (18)附录A电路原理图 (19)附录B PCB图 (20)附录C电路板实物图 (21)附录D元件清单 (22)1 绪论1.1 设计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。

巴特沃斯二阶低通滤波器

MEMS 陀螺的带宽为30HZ ，从采样频率100HZ 的数据序列中消除掉30HZ 以上的噪声。

巴特沃斯函数只是在ω=0处精确地逼近理想低通特性，在通带内随着ω增加，误差愈来愈大，在通带边界上误差最大，逼近特性并不很好，但是陀螺仪的有用输出信号本就在低频段，对通带边界的滤波要求不高，因此巴特沃斯滤波器就可以满足要求。

要求巴特沃斯滤波器通带上限截止频率fc=30HZ ，阻带下限截止频率fs=80HZ ，通带最大衰减3max =A db ，阻带最小衰减为15min =A db 。

由式(1)-(4)可得巴特沃斯低通滤波器为二阶。

1110max 1.0≈-=A ε (1)49.1995.0622.30lg 110110lg 110110lg 3.05.11.01.0max min =⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--A A (2) 85.01.7lg 302802lg lg 2==⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ππc s w w (3)75.185.049.1lg 110110lg lg max min 1.01.0==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-->c s A A w w n (4) 用302⨯⨯πs 代替121)(2++=s s s H 中的s 得到去归一化后的滤波器传递函数为式(5)所示。

6.354944.2666.35494)(2++=s s s H (5) 采用的低通滤波电路如图2所示，滤波增益为1，此电路传递函数如式(6)所示，只需将巴特沃斯滤波器的传递函数与此传递函数的系数一一对应即可以整定出滤波电路的参数。

图2 二阶低通滤波典型电路32212312112212111111)(R R C C s C R C R C R s R R C C s H +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++-= (6)式(5)与式(6)对比可得：6.3549411221=R R C C (7) 4.266111231211=++C R C R C R (8) 6.3549413221=R R C C (9) 令C 1=0.1uf ，R 2=R 1= R 3，解得R 2=R 1= R 3=6.6K ，C 2=0.6uf ，至此巴特沃斯滤波器构造完成。

二阶有源低通滤波器方案和仿真分析研究(修改)

二阶有源低通滤波器地设计与仿真分析摘要：由低阶系统构建高阶系统是信号与系统设计性实验中地重要实验，本文运用子系统函数地级联、反馈构建高阶系统地思想来设计有源二阶滤波器，然后用节点法对设计地电路来进行分析验证，并用EDA仿真软件Multisim8进行电路仿真；这种教学方法用理论结合实践，达到了巩固知识和提高动手能力地双重效果，提高了教学质量.关键词:有源滤波器；传递函数；multisim；幅频特性Design and Simulation Analysis of the two-pole Active low PassFilterAbstract: The construction of high level system by the low level system is an important experiment in signals and systems. in this paper , two-pole active filterwas designed by the subsystem’s cascade connection and feedback,then the circuitwas analyzed and verifyied by nodal method.the circuit simulation is perfomed in multisim8. This method combines theory with practice.the konwledge can be confirmed and ability can be raised in experiment.It is good for teacher to raise the teaching quality.Keywords: activefilter;transfer function;mulitisim;amplitude-frequencycharacteristic二阶有源滤波器是运放地典型应用，也是学生常做地实验之一.一般来说，学生对实验地理论推导和分析会存在一定地困难，对实验中地现象和问题也难以应付.鉴于此本文采用了一种新地思路来设计实验，整个过程中既有设计，又有验证和仿真，有效地解决了上述问题.1 一阶低通滤波器地分析1.1 一阶低通滤波器传递函数地推导搭建地一阶低通滤波器电路为图1图1 一阶系统分析我们一般采用节点法对含运放地电路来进行分析，其分析要点是在运放地输出端应假设一个节点电压，但是不必为该节点列写节点方程；在列写节点方程时，应运用-+=u u 0==-+i i 这两个已知条件.下面我们应用上述方法对该电路进行分析.对节点A 列写KCL 方程0)(2121=--+-o i U G U G U G G由0==+-U U 可得STH S C R R R SC R R R R SC R R G G U U S H i o +=+-=+-=-=-==11)1(1)1(1//1)(012121212212121 其中 120R R H -=12C R T = T j H S H j S ϖϖ+==1)(0 可得系统地特征频点为Tf c π21=,c f 为滤波器地3分贝截止频率. 1.2一阶系统地幅频频响测试我们用Multisim 来绘制一阶系统地幅频特性曲线，在Multisim 8中搭建与图一相同地电路，并调用Bode plotter 仿真电路地通频带，推荐电路地参数如下：K R R 1021==，F C μ101=.结果如图2图2 Multisim 8地一阶系统通频带仿真结果由理论计算可得系统地特征频点为HZ T f c 915.151********4=⨯⨯==-ππ，和图3通频带仿真结果地特征频点相比较是一致地，从而验证了我们地分析和仿真是正确地.2 二阶低通滤波器地设计与分析2.1二阶低通滤波器地设计一个二阶滤波器可以看做是两个一阶滤波器子系统级联而成，本着这样地思想，我们来设计有源二阶低通滤波器.在上面我们已经探讨了一阶低通滤波器单元，并推导出了其传递函数.考虑到我们设计地系统应该能够通过改变元器件地参数而改变自身地性能，所以我们把该单元中地电阻1R 用可变电阻x R 来代替，通过调节x R 来逼近我们所需地设计指标.对于级联地另外一个一阶系统，考虑到设计中要尽量降低成本，精简原件，所以我们把电阻去掉，它一个典型地积分电路，也是一个一阶系统，既能达到设计目地，并且大大简化了电路.它们级联以后组成地电路如图3所示图3 由两个一阶系统地级联而构成地二阶系统对于左边一阶系统地传递函数我们已经分析过，可以很快地写出来为SC R R R H x 111111)(+-=ϖ.对于右边地一阶系统，其为一个典型地积分电路，输出和输入地关系为：dt v C R v i o ⎰-=221，对其进行拉普拉斯变换可得其传递函数2221)()()(C SR s v s v H i o -==ϖ.那么它们级联之后地传递函数)()()()(22212112221212121C R C C R SR S R R C SR C C R R S R R H H S G X x +=+==ϖϖ对于任何一个能够正常工作地系统，必须首先是稳定地，但是我们设计地二阶系统有一点极点位于原点，显然不稳定，为此我们引入一个反馈校正系统，把极点配置在我们希望地位置上.引入地反馈单元为一个反相数乘器，反馈系数34R R v v K o i -==.但如果直接把反馈单元和前向通路左端运放地反相端相连，反馈单元不起作用，因此我们在反馈单元地输出端需加一个电阻R ,作用是把反馈单元引入前向通路.为了便于调节，我们也把它设为x R .这样引入反馈后我们设计地电路如图4所示，图4二阶系统分析在自动控制原理地学习中我们知道，恰当地改变综合点或分支点地位置，可以消除回路之间地交错关系，为此我们把此系统进行等效变换.对于综合点地前移，有如下地等效变换.图5 合点前移地等效变换因此我们把综合点A 前移后，可画出该系统地动态结构图如下：可解得该系统地传递函数为)(1)()(S KG S G S H -=22212121222121211C SR C C R R S R R C SR C C R R S R R X X+++= 34122111122211111111R R R R C R C R S C R S C R C R R R x x ++=342112211R R T T K S T S T T K ++=xR R K 1=111C R T =222C R T = )(S H 地极点041214421322421211132221214121322112,1<-±-=-±-=XX X R R C R R C R C R R R C R C R R C R R R C R C R P ,均在左半开平面，因此该系统始终是稳定地.通过加入反馈校正单元，我们保证了我们设计地系统是稳定地.2.2用节点法来验证理论分析为了验证我们地设计思路是否正确，我们再采用节点分析法对设计地电路进行分析.我们设计地电路共8个结点，由0==-+u u 知，有4个零点均为零点，其实只有三个独立方程.因为i u 为已知，可不列方程.下面列出三个独立地方程求出其传递函数.节点A ：0)1(11)11(1111=+---+++-B F x i x x x U SC R U R U R U R SC R R 化简为0)1(1111=+++B F x i x U SC R U R U R (1) 节点C ：0122=+D B U SC U R (2) 节点E ：01134=+D F U R U R (3)由（3）得D F U R R U 34-=(4) 由（2）得D B SU C R U 22-=(5)将（4）（5）带入（1）得01)1(1342211=-+-D x D i x U R R R U C SR SC R U R []D x i x U R R R C SR SC R U R 3422111)1(1++= 3422111)1(1)(R R R S C R SC R R S H U U x xi D ++== 34122221211R R R R S C R S C C R R R R x x++=34122111122211111111R R R R C R C R S C R S C R C R R R x x ++=由结果可知，我们用节点法分析得到地传递函数和采用级联反馈地方法分析得到地系统传递函数完全一样，这就从另外一个角度再一次印证了我们地分析是正确地.2.3二阶系统地幅频频响测试把我们理论推导地二阶系统传递函数与标准地二阶系统比较：n n n S S S H 2222)(ωξωω++= 则有：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==K T T T T K n 12214ξω（令43R R =）其中n ω为无阻尼自然频率，ξ为二阶系统地阻尼系数.电路地阻尼系数是一个重要地参数，传递函数两个极点均有阻尼系数ξ所表征，它对系统在整个频域内能否稳定工作起着决定性得作用.阻尼系数ξ越小，在s 平面内越靠近虚轴，系统越不稳定.因此我们得任务是既要使阻尼系数取得0.707地最佳值，又要使阻容参数选择和调试方便.在搭建时要进行元件地参数地合理设计，实验中改变其参数，或者根据其传递函数，设计出其它地二阶网络系统.我们假设K R R R R 104321====，f C C 0.121==,则s T T 01.021==.由分析可知，要使707.022==ξ，则必须使21=k ，也即必须使K R x 20=，这时s r a d n /7.70=ω.按照上述参数,我们在Multisim 8中调用Bode plotter 仿真电路地通频带，仿真出来得二阶电路系统地通频带如图5所示.图5 Multisim 8地二阶系统通频带仿真结果在实际工程设计中，我们可以如下步骤确定滤波电路地参数设计：首先根据要求确定滤波器地截止频率，然后选定电容C(21C C =)，假设21R R =，要使707.022==ξ，则必须使21=k ，也即12R R x =,再根据21T T k n =ω这个表达式即可以算出所有电阻R 地值.在实验过程中我们可根据要求地性能指标结合仿真出来地结果对各原件参数进行调整，以最佳地逼近指标要求.3 结语本文以设计RC 有源低通滤波器地实验为例，将理论推导、电路设计和电路仿真有效地结合起来，在实际实验过程中可以有效地为实验测量提供理论依据.如果再加上实验教学过程中地亲自动手实验，可以保证学生对所学知识活学活用，把理论和实践联系起来，达到融会贯通地效果.参考文献徐发强等. RC 二阶有源滤波器地新型实验方法[J] 现代电子技术,2008,2(265):65-68.【2】郑君里等.信号与系统【M】北京：高等教育出版社，1981.【3】姚佩阳等.自动控制原理【M】.北京：清华大学出版社，北京交通大出版社，2005.薛鹏骞等.频分复用有源滤波电路地EWB仿真设计【J】辽宁工程技术大学学报，2006，23（2）70-72.【5】张希周等.自动控制原理【M】.重庆：重庆大学出版社，2008，35-37.【6】【7】版权申明【8】本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is personalownership.sQsAE。

二阶有源低通滤波器(课程设计)要点

目录一题目要求与方案论证 (1)1.1（设计题题目）二阶有源低通滤波器 (1)1.1.1题目要求 (1)1.1.2 方案论证 (1)1.2（实训题题目）波形发生器与计数器 (4)1.2.1题目要求 (4)1.2.2方案论证 (4)二电子线路设计与实现 (6)2.1二阶有源低通滤波器 (6)2.2十位二进制加法计数器电路设计 (7)三结果与分析 (9)3.1二阶有源低通滤波器 (9)3.2二位十进制加法计数器的实现 (10)四总结与体会 (12)参考文献 (13)一题目要求与方案论证1.1（设计题题目）二阶有源低通滤波器1.1.1题目要求设计二阶有源低通滤波器。

要求截止频率f0=1000HZ；通带内电压放大倍数A=15，品质因数Q=0.707。

分析电路工作原理，设计电路图，列出电路的传递函数，正确选择电路中的参数。

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。

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。

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）。

巴特沃斯二阶低通滤波器

MEMS 陀螺的带宽为30HZ ，从采样频率100HZ 的数据序列中消除掉30HZ 以上的噪声。

要求巴特沃斯滤波器通带上限截止频率fc=30HZ ，阻带下限截止频率fs=80HZ ，通带最大衰减3max =A db ，阻带最小衰减为15min =A db 。

由式(1)-(4)可得巴特沃斯低通滤波器为二阶。

二.二阶RC有源滤波器的设计—— MultiSim仿真

湖南人文科技学院毕业设计二阶RC有源滤波器的设计报告滤波器是一种能够使有用频率信号通过，而同时抑制（或衰减）无用频率信号的电子电路或装置，在工程上常用它来进行信号处理、数据传送或抑制干扰等。

有源滤波器是由集成运放、R、C组成，其开环电压增益和输入阻抗都很高，输出阻抗又低，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用，但因受运算放大器频率限制，这种滤波器主要用于低频范围。

设计几种典型的二阶有源滤波电路：二阶有源低通滤波器、二阶有源高通滤波器、二阶有源带通滤波器，研究和设计其电路结构、传递函数，并对有关参数进行计算，再利用multisim 软件进行仿真，组装和调试各种有源滤波器，探究其幅频特性。

经过仿真和调试，本次设计的二阶RC有源滤波器各测量参数均与理论计算值相符，通频带的频率响应曲线平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零，衰减率可达到|-40Db/10oct|,滤波效果很理想。

1965年单片集成运算放大器的问世，为有源滤波器开辟了广阔的前景；70年代初期，有源滤波器发展引人注目，1978年单片RC有源滤波器问世，为滤波器集成迈进了可喜的一步。

由于运放的增益和相移均为频率的函数，这就限制了RC有源滤波器的频率范围，一般工作频率为20kHz左右，经过补偿后，工作频率也限制在100kHz以内。

1974年产生了更高频的RC有源滤波器，使工作频率可达GB/4（GB为运放增益与带宽之积）。

由于R的存在，给集成工艺造成困难，于是又出现了有源C滤波器：就是滤波器由C和运放组成。

这样容易集成，更重要的是提高了滤波器的精度，因为有源C滤波器的性能只取决于电容之比，与电容绝对值无关。

由RC有源滤波器为原型的各类变种有源滤波器去掉了电感器，体积小，Q值可达1000，克服了RLC无源滤波器体积大，Q值小的缺点。

但它仍有许多课题有待进一步研究：理想运放与实际特性的偏差的研究；由于有源滤波器混合集成工艺的不断改进，单片集成有待进一步研究；应用线性变换方法探索最少有源元件的滤波器需要继续探索；元件的绝对值容差的存在，影响滤波器精度和性能等问题仍未解决；由于R存在，集成占芯片面积大，电阻误差大（20%～30%），线性度差等缺点，使大规模集成仍然有困难。

有源二阶低通滤波器

有源二阶低通滤波器 Prepared on 24 November 2020成绩：分电子工程系课程设计报告书课程设计名称电子技术课程设计题目有源二阶低通滤波器学生姓名高浩宝专业电子信息工程班级2007QQ日期： 2009 年 6 月日摘要:本文主要介绍了二阶压控电压源低通滤波器, 低通滤波器是一种典型的选频电路，在给定的频段内，理论上它能让信号无衰减地通过电路，这一段称为通带外的其他信号将受到很大的衰减，具有很大衰减的频段称为阻带，通带与阻带的交界频率称为截止频率，对滤波器的基本要求是：（1）通带内信号的衰减要小，阻带内信号的衰减要大，由通带过渡到阻带的衰减特性陡直上升；（2）通带内的特性阻抗要恒为常数，以便于阻抗匹配。

本滤波器主要用于限制信号于一定频率内通过.主要芯片为UA741运放器.在制作过程中运用到了protel,EWB等软件,用来制作电路板和设计的仿真计算等.关键字:低通;UA741;滤波; 截止频率；Abstract:The lowpass filter one selecting circuit frequently typical, give the frequency band definitely, in theory it make signal is it decay tohave through circuit, the called outside of the bandpass other signal receive heavy decay very, very great frequency band that decays is called and hindered bringing, the bandpass and bounded frequency of hindering the area are called and closed at frequency, the basic demand of the wavefilter is: (1) Bandpass decay of signal light, hinder with interior signal heavy decay , carry out the transition to from bandpass decay brought to hinder characteristic steep to rise direct; (2)It is a constant that the characteristic in the bandpass is permanent in impedance, so that impedance is matched. This article introduced the active low pass filter,This filter mainly use in the clipped wave passing in the certainfrequencyThe main chip is UA741 transports putting。