无源低通滤波器分析报告

合集下载

低通滤波器实验报告

低通滤波器实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除低通滤波器实验报告篇一:绝对经典的低通滤波器设计报告经典无源低通滤波器的设计团队:梦知队团结奋进,求知创新,追求卓越,放飞梦想队员:日期:20XX.12.10目录第一章一阶无源Rc低通滤波电路的构建 (3)1.1理论分析 (3)1.2电路组成 (4)1.3一阶无源Rc低通滤波电路性能测试 (5)1.3.1正弦信号源仿真与实测 (5)1.3.2三角信号源仿真与实测 (10)1.3.3方波信号源仿真与实测 (15)第二章二阶无源Lc低通滤波电路的构建 (21)2.1理论分析 (21)2.2电路组成 (22)2.3二阶无源Lc带通滤波电路性能测试 (23)2.3.1正弦信号源仿真与实测 (23)2.3.2三角信号源仿真与实测 (28)2.3.3方波信号源仿真与实测 (33)第三章结论与误差分析 (39)3.1结论 (39)3.2误差分析 (40)第一章一阶无源Rc低通滤波电路的构建1.1理论分析滤波器是频率选择电路,只允许输入信号中的某些频率成分通过,而阻止其他频率成分到达输出端。

也就是所有的频率成分中,只是选中的部分经过滤波器到达输出端。

低通滤波器是允许输入信号中较低频率的分量通过而阻止较高频率的分量。

图1Rc低通滤波器基本原理图当输入是直流时,输出电压等于输入电压,因为xc无限大。

当输入频率增加时,xc减小,也导致Vout逐渐减小,直到xc=R。

此时的频率为滤波器的特征频率fc。

解出,得:在任何频率下,应用分压公式可得输出电压大小为:因为在=为:时,xc=R,特征频率下的输出电压用分压公式可以表述这些计算说明当xc=R时,输出为输入的70.7%。

按照定义,此时的频率称为特征频率。

1.2电路组成图2-一阶Rc电路multisim仿真电路原理图图3-一阶Rc实物电路原理图电路参数:c=1.0μFR1=50ΩR2=50ΩR3=20ΩR4=20ΩR5=20Ω1.3一阶无源Rc滤波器电路性能测试1.3.1正弦信号仿真与实测对于一阶无源Rc滤波器电路,我们用100hz、1000hz、10000hz三种不同正弦频率信号检测,其仿真与实测电路图如下:篇二:低通滤波器的设计沈阳航空航天大学课程设计(说明书)班级/学号学生姓名指导教师沈阳航空航天大学课程名称电子技术综合课程设计院(系)专业班级学号姓名课程设计题目低通滤波器的设计课程设计时间:年月日至年月1日课程设计的内容及要求:一、设计说明设计一个低通滤波器。

无源滤波器实验总结

无源滤波器实验总结

无源滤波器实验总结
无源滤波器是一种利用无源元件(如电阻、电容和电感)构成的电路来实现信号的滤波功能的电路。

无源滤波器实验中,我们可以通过改变电阻、电容和电感的数值来调节滤波器的频率响应。

在实验中,利用无源滤波器可以实现低通滤波、高通滤波、带通滤波和带阻滤波等功能。

通过调节电阻、电容和电感的数值,可以改变滤波器的截止频率、增益和带宽等参数,从而实现对特定频率范围内的信号进行滤波。

无源滤波器实验的总结如下:
1. 低通滤波器实验:通过调节电容或电感的数值,实现对低频信号的透通,对高频信号的衰减。

当电容或电感的数值增大时,滤波器的截止频率会减小,滤波效果会更加明显。

2. 高通滤波器实验:与低通滤波器相反,高通滤波器实现对高频信号的透通,对低频信号的衰减。

同样通过调节电容或电感的数值,可以改变滤波器的截止频率。

3. 带通滤波器实验:带通滤波器可以选择一个频率范围内的信号进行透通,剩余频率范围的信号进行衰减。

通过调节电容和电感的数值,可以改变滤波器的中心频率和带宽。

4. 带阻滤波器实验:带阻滤波器实现对一个频率范围内的信号进行衰减,其他频率范围的信号进行透通。

同样通过调节电容
和电感的数值,可以改变滤波器的中心频率和带宽。

通过无源滤波器实验,我们可以了解无源滤波器的基本原理和特性。

同时,实验还可以帮助我们理解滤波器的频率响应特性,掌握滤波器设计和调节技巧。

无源滤波器在信号处理和电子电路设计中有着广泛的应用,掌握其原理和实验方法对于工程师和科研人员来说是非常重要的。

无源低通滤波器的设计与仿真解析

无源低通滤波器的设计与仿真解析

无源低通滤波器的设计与仿真解析1.无源低通滤波器的基本原理-RC低通滤波器:RC电路由一个电阻R和一个电容C组成,输入信号通过电容进入电路,通过电阻输出。

该电路对高频信号的传递具有阻碍作用,使高频信号通过电容时被短路,从而被滤除。

-RLC低通滤波器:RLC电路由一个电阻R、一个电感L和一个电容C组成,输入信号通过电容进入电路,通过电感和电阻输出。

该电路除了对高频信号的阻碍作用外,还可以通过电感的电流变化来抵消与电阻上产生的电势降。

2.无源低通滤波器的设计步骤- 确定所需的截止频率(Cut-off frequency):截止频率是滤波器的重要参数,决定了滤波器对输入信号的滤波效果。

根据所需的滤波效果,选择适当的截止频率。

-计算电阻、电容和电感的数值:根据所选的截止频率和电压源的数值,使用以下公式计算电阻、电容和电感的数值:- RC低通滤波器:R = 1 / (2πfc),C = 1/ (2πfR)- RLC低通滤波器:R = 1 / (2πfc),L = R / (2πfQ),C = 1 / (2πfR)其中,f为截止频率,c为电容,l为电感,Q为无损品质因数。

-选择合适的电阻、电容和电感的数值:根据所计算出的数值,选择能满足要求的最接近的标准数值。

-进行电路连接:根据所选择的电阻、电容和电感的数值,将它们连接成相应的电路。

3.无源低通滤波器的仿真解析- 使用软件进行仿真:使用一些电子电路仿真软件如Multisim、PSpice等,将设计好的低通滤波器电路进行仿真。

-输入信号:选择一个合适的输入信号作为仿真的输入,例如正弦波、方波等。

-输出信号:观察滤波器电路的输出信号,并与输入信号进行对比分析,判断滤波器对输入信号的滤波效果。

-优化设计:根据仿真结果,可以对电阻、电容和电感的数值进行微调,以达到更好的滤波效果。

4.总结通过设计和仿真无源低通滤波器,我们可以滤除高频信号,保留低频信号。

设计无源低通滤波器的步骤包括确定截止频率、计算电阻、电容和电感的数值、选择标准数值和进行电路连接。

无源滤波器和有源滤波器实验报告

无源滤波器和有源滤波器实验报告

无源滤波器和有源滤波器实验报告无源滤波器和有源滤波器实验报告引言滤波器在电子领域中起着至关重要的作用,它可以帮助我们去除信号中的噪声,提高信号的质量。

无源滤波器和有源滤波器是两种常见的滤波器类型,它们在电路结构和性能特点上有所不同。

本实验旨在通过搭建无源滤波器和有源滤波器电路,比较它们的滤波效果和特点。

实验一:无源滤波器无源滤波器是由被动元件(如电阻、电容、电感)构成的滤波电路。

在本实验中,我们选择了RC低通滤波器进行研究。

1. 实验目的通过搭建RC低通滤波器电路,研究其频率特性和滤波效果。

2. 实验步骤a. 准备工作:收集所需器件和元件,包括电源、电阻、电容、示波器等。

b. 搭建电路:按照电路图连接电阻和电容,接入电源和示波器。

c. 调节参数:调节电源电压和示波器参数,使电路正常工作。

d. 测试频率响应:输入不同频率的信号,观察输出波形和幅度变化。

3. 实验结果通过实验观察,我们得到了RC低通滤波器的频率响应曲线。

在低频情况下,输出信号基本与输入信号保持一致;而在高频情况下,输出信号的幅度会逐渐降低,起到了滤波的作用。

这是因为电容器在高频情况下的阻抗较小,导致信号通过电容器的路径而绕过电阻。

实验二:有源滤波器有源滤波器是由主动元件(如运算放大器)和被动元件组成的滤波电路。

在本实验中,我们选择了Sallen-Key低通滤波器进行研究。

1. 实验目的通过搭建Sallen-Key低通滤波器电路,研究其频率特性和滤波效果。

2. 实验步骤a. 准备工作:收集所需器件和元件,包括电源、运算放大器、电阻、电容、示波器等。

b. 搭建电路:按照电路图连接运算放大器、电阻和电容,接入电源和示波器。

c. 调节参数:调节电源电压和示波器参数,使电路正常工作。

d. 测试频率响应:输入不同频率的信号,观察输出波形和幅度变化。

3. 实验结果通过实验观察,我们得到了Sallen-Key低通滤波器的频率响应曲线。

与RC滤波器相比,Sallen-Key滤波器具有更好的滤波效果和增益稳定性。

低通滤波器 实验报告

低通滤波器 实验报告

低通滤波器实验报告低通滤波器实验报告引言:低通滤波器是一种信号处理中常用的滤波器,它能够通过滤除高频信号,使得低频信号能够更好地传递。

在本次实验中,我们将通过搭建一个低通滤波器电路来验证其滤波效果,并探讨其在实际应用中的意义。

实验目的:1. 了解低通滤波器的基本原理和工作方式;2. 掌握低通滤波器的搭建方法;3. 验证低通滤波器的滤波效果;4. 探讨低通滤波器在音频处理、图像处理等领域的应用。

实验装置和材料:1. 函数信号发生器;2. 电阻、电容、电感等元件;3. 示波器;4. 电源;5. 连接线等。

实验步骤:1. 搭建低通滤波器电路,根据实验要求选择合适的电阻、电容和电感等元件;2. 连接信号发生器的输出端与滤波器电路的输入端,连接示波器的输入端与滤波器电路的输出端;3. 调节信号发生器的频率和幅度,观察示波器上输出波形的变化;4. 记录实验数据,包括输入信号的频率和幅度,以及滤波器输出信号的频率和幅度;5. 分析实验结果,验证低通滤波器的滤波效果;6. 结合实际应用场景,探讨低通滤波器的应用意义。

实验结果与分析:通过实验观察和数据记录,我们可以得出以下结论:1. 当输入信号的频率超过低通滤波器的截止频率时,滤波器会滤除部分高频信号,使得输出信号的频率降低;2. 随着输入信号频率的逐渐增加,输出信号的幅度逐渐减小,表明低通滤波器对高频信号的衰减效果较好;3. 在滤波器的截止频率附近,输出信号的幅度变化较大,这是由于低通滤波器的频率响应特性所致。

实际应用:低通滤波器在实际应用中有着广泛的应用,下面以音频处理和图像处理为例进行说明。

音频处理:在音频处理中,低通滤波器可以用来消除噪声和杂音,提高音频信号的质量。

例如,在音乐录音过程中,为了保持原始音频信号的纯净度,可以使用低通滤波器滤除高频噪声,使得音频更加清晰。

图像处理:在图像处理中,低通滤波器可以用来平滑图像,去除图像中的高频细节,使得图像更加柔和。

有源无源滤波器实验报告

有源无源滤波器实验报告

有源无源滤波器实验报告有源无源滤波器实验报告引言:滤波器是电子电路中常见的一个组件,它可以根据不同的频率特性来选择性地通过或者阻断信号。

有源滤波器和无源滤波器是两种常见的滤波器类型,它们在电路结构和性能上有所不同。

本实验旨在通过实际搭建电路并进行测试,比较有源滤波器和无源滤波器的特性和性能。

实验材料和方法:本实验使用的主要材料包括电阻、电容、电感、运放等。

实验中,我们将分别搭建有源低通滤波器和无源低通滤波器电路,并通过示波器观察和记录其频率响应曲线。

实验过程和结果:1. 有源滤波器实验首先,我们搭建了一个有源低通滤波器电路。

该电路由一个运放和几个电阻、电容组成。

我们通过改变电容的值,观察了滤波器的截止频率对输出信号的影响。

实验结果显示,当截止频率较低时,滤波器能够有效地滤除高频噪声,输出信号更为稳定。

但当截止频率较高时,滤波器的效果变差,输出信号中的高频成分较多。

2. 无源滤波器实验接下来,我们搭建了一个无源低通滤波器电路。

该电路由电阻和电容组成,没有运放等主动元件。

同样地,我们改变了电容的值,并观察了滤波器的截止频率对输出信号的影响。

与有源滤波器相比,无源滤波器的效果稍差。

在截止频率较低时,无源滤波器能够滤除一部分高频噪声,但仍有一些高频成分通过。

而在截止频率较高时,无源滤波器的滤波效果几乎可以忽略不计。

3. 比较和分析通过对比两种滤波器的实验结果,我们可以得出以下结论:(1)有源滤波器的性能优于无源滤波器。

有源滤波器通过运放等主动元件的放大作用,能够更有效地滤除高频噪声,输出信号更为纯净。

(2)无源滤波器虽然性能较差,但在一些简单的应用场景中仍然具有一定的实用性。

由于无源滤波器的结构简单,成本低廉,可以满足一些对滤波效果要求不高的应用需求。

(3)在实际应用中,我们需要根据具体的需求和预算来选择合适的滤波器类型。

如果对滤波效果有较高要求,有源滤波器是更好的选择;而对于一些预算有限的应用,无源滤波器可以作为一种经济实用的替代方案。

无源低通滤波器的设计与仿真解析

无源低通滤波器的设计与仿真解析

无源低通滤波器的设计与仿真摘要:无源低通滤波器应用范围十分广泛。

本文分别就无源低通滤波器中RC 滤波器和LC 滤波器的电路结构和传递函数进行分析后,设计出截止角频率为10Krad/s 的无源低通滤波器,并利用Matlab 下的simulink 环境进行仿真,比较滤波器的滤波效果。

关键词:RC 滤波器;LC 滤波器;Matlab0. 引言滤波器是一种用来消除干扰的器件,有能力进行信号处理的装置可以称为滤波器。

无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高等优点,如何合理地设计和优化其参数,对保证电网谐波治理和无功补偿的效果,提高系统的整体性能起着十分重要的作用。

滤波器按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻四种。

低通滤波器允许信号中的低频或直流分量通过,抑制高频分量或干扰和噪声;高通滤波器允许信号中的高频分量通过,抑制低频或直流分量;带通滤波器它允许一定频段的信号通过,抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声;带阻滤波器抑制一定频段内的信号,允许该频段以外的信号通过。

1.无源低通滤波器类型及其特性分析1.1RC 滤波器无源RC 低通滤波器的组成元件为电阻R 与电容C 。

1.1.1 一阶RC 低通滤波器一阶RC 低通滤波器的电路如图1-1所示。

图1-1 一阶RC 低通滤波器由拉普拉斯变换法分析线性电路知该系统传递函数()G S 为:11()1SC G S RCS R SC==++(1-1) 取S j ω=,得:1()1G jw jRC ω=+ 令T=RC,则:幅频特性()A ω=,相频特性()arctan()T ϕωω=-故,当ω很小时,A(ω)→1,信号几乎不衰减;当ω很大时,A(ω)→0,信号几乎完全被衰减,不能通过。

当增益的分贝数下降3dB时,即()A ω==,得到截止频率c ω,此时c T ω=1,1/c RC ω=.令c ω=10Krad/s,R 取100Ω,C 取1F μ,则1()0.00011G S S =+.利用matlab 仿真软件,得到波特图如图1-2所示。

低通滤波器实验报告

低通滤波器实验报告

一、实验目的1. 了解低通滤波器的基本原理和设计方法;2. 掌握低通滤波器的性能指标,如截止频率、通带增益、阻带衰减等;3. 学会使用实验仪器对低通滤波器进行测试和调整;4. 培养实验操作能力和数据分析能力。

二、实验原理低通滤波器是一种允许低频信号通过而抑制高频信号的电子滤波器。

根据滤波器的设计方法,低通滤波器可分为有源低通滤波器和无源低通滤波器。

1. 有源低通滤波器:由运算放大器、电阻和电容等元件组成,具有电路简单、易于调整等优点。

其基本原理是利用电容的充放电特性来实现信号的低通功能。

2. 无源低通滤波器:由电阻和电容等元件组成,无源滤波器不具备放大作用,但其电路结构简单,成本较低。

其基本原理是利用电容和电阻的阻抗特性来实现信号的低通功能。

三、实验仪器与设备1. 信号发生器:提供不同频率和幅值的正弦波信号;2. 示波器:观察和分析滤波器输出信号的波形和幅度;3. 函数信号发生器:提供正弦波、方波、三角波等信号;4. 电阻、电容等元件:组成低通滤波器电路;5. 万用表:测量电路中的电压和电流。

四、实验内容与步骤1. 设计有源低通滤波器电路,确定滤波器参数(截止频率、通带增益等);2. 组装电路,连接信号发生器和示波器;3. 输入不同频率的正弦波信号,观察滤波器输出信号的波形和幅度;4. 调整电路参数,使滤波器满足设计要求;5. 测量滤波器的性能指标,如截止频率、通带增益、阻带衰减等;6. 对实验结果进行分析和总结。

五、实验结果与分析1. 有源低通滤波器电路如图1所示,其中R1、R2、C1、C2为电路元件。

图1 有源低通滤波器电路2. 输入频率为1kHz的正弦波信号,观察滤波器输出信号的波形和幅度。

如图2所示。

图2 输入频率为1kHz的滤波器输出信号3. 输入频率为10kHz的正弦波信号,观察滤波器输出信号的波形和幅度。

如图3所示。

图3 输入频率为10kHz的滤波器输出信号4. 调整电路参数,使滤波器满足设计要求。

无源滤波器实验报告总结

无源滤波器实验报告总结

无源滤波器实验报告总结研究背景无源滤波器在信号处理领域具有重要的作用。

它是一种不使用能量源的滤波器,可以对信号进行滤波和频率选择,并且具有简单、方便、高可靠性等特点。

因此,研究无源滤波器的性能和设计方法对于电子工程技术的进一步发展具有重要意义。

实验目的本实验通过搭建无源滤波器电路,探究无源滤波器的工作原理、性能特点和设计方法,并通过实际测量和分析来验证相应理论。

实验设备和材料•函数发生器•滤波器电路实验箱•负载电阻和电容•示波器•万用表实验步骤1.搭建低通滤波器电路2.输入不同频率的正弦信号3.调节函数发生器频率,并记录输出电压幅值和相位差4.测量滤波器的截止频率和衰减特性5.计算滤波器的增益和相位响应实验结果与分析搭建低通滤波器电路根据实验箱的电路图,我们按照图中的连接方式搭建了一个低通RC滤波器电路。

电路图如下:// 此处省略电路图的ASCII码表示,仅为演示R ----+-----+------ Output| |C R| |GND |VInput测量截止频率与衰减特性通过调节函数发生器的频率,并记录输入信号的幅值和输出信号的幅值,我们可以绘制出滤波器的频率响应曲线。

根据实验结果,我们计算出滤波器的截止频率为10kHz,衰减特性为-20dB/dec。

计算增益与相位响应根据输入信号与输出信号的幅值和相位差,我们可以计算出滤波器在不同频率下的增益和相位响应。

例如,当输入信号频率为1kHz时,滤波器的增益为0.707(即-3dB),相位差为45°。

结果讨论从实验结果可以看出,无源滤波器能够对输入信号进行滤波和频率选择,且其性能特点与理论预期一致。

通过测量和分析,我们验证了滤波器的截止频率、衰减特性、增益和相位响应,为进一步研究和应用无源滤波器提供了基础。

结论通过本次实验,我们深入了解了无源滤波器的工作原理、性能特点和设计方法。

实验结果验证了滤波器的截止频率、衰减特性、增益和相位响应。

无源滤波器作为一种简单、方便、高可靠性的滤波器,具有广泛的应用前景,可以在电子工程技术中发挥重要作用。

实验十一无源滤波器的研究

实验十一无源滤波器的研究

实验十一 无源滤波器的研究一、实验目的1.掌握测定R 、C 无源滤波器的幅频特性的方法。

2.了解由R 、C 构成的一些简单的二阶无源滤波电路及其特性。

3.通过理论分析和实验测试加深对无源滤波器的认识。

二、实验原理滤波器是一种选择装置,它对输入信号进行加工和处理,从中选出某些特定的信号作为输出。

电滤波器的任务是对输入信号进行选频加权传输。

电滤波器是Campbell 和wagner 在第一次世界大战期间各自独立发明的,当时直接应用于长途载波电话等通信系统。

电滤波器主要由无源元件R 、L 、C 构成,称为无源滤波器。

滤波器的输出与输入关系通常用电压转移函数H(S)来描述,电压转移函数又称为电压增益函数,它的定义如下)()()(0S U S U S H i =式中U O (S)、U i (S)分别为输出、输入电压的拉氏变换。

在正弦稳态情况下,S=j ω,电压转移函数可写成)(0)()()()(ωφωωωωj i e j H j U j U j H ==∙∙式中H j ()ω表示输出与输入的幅值比,称为幅值函数或增益函数,它与频率的关系称为幅频特性;Φ(ω)表示输出与输入的相位差,称为相位函数,它与频率的关系称为相频特性。

幅频特性与相频特性统称滤波器的频率响应。

滤波器的幅频特性很容易用实验方法测定。

本实验仅研究一些基本的二阶滤波电路。

滤波器按幅频特性的不同,可分为低通、高通、带通和带阻和全通滤波电路等几种,图附录1—1给出了低通、高通、带通和带阻滤波电的典型幅频特性。

低通滤波电路,其幅频响应如图附录1—1(a)所示,图中|H(j ωC)|为增益的幅值,K 为增益常数。

由图可知,它的功能是通过从零到某一截止频率ωC 的低频信号,而对大于ωC 的所有频率则衰减,因此其带宽B=ωC 。

高通滤波电路,其幅频响应如图附录1—1(b)所示。

由图可以看到,在0<ω<ωC 范围内的频率为阻带,高于ωC 的频率为通带。

无源滤波器实验报告总结

无源滤波器实验报告总结

无源滤波器实验报告总结一、实验目的本次实验的主要目的是通过搭建无源滤波器电路,了解和掌握无源滤波器的基本原理和工作方式,同时学习使用示波器进行信号测量和分析。

二、实验原理无源滤波器是指不需要外部电源或放大器等主动元件,只由电阻、电容、电感等被动元件组成的滤波器。

其主要原理是利用被动元件对信号进行频率选择性的削弱或增强,从而达到滤波的效果。

在本次实验中,我们使用了两种常见的无源滤波器:RC低通滤波器和RL高通滤波器。

其中,RC低通滤波器采用了一个电阻和一个电容组成一阶低通滤波器电路,可以将高频信号削弱;RL高通滤波器则采用了一个电阻和一个电感组成一阶高通滤波器电路,可以将低频信号削弱。

三、实验步骤1. 搭建RC低通滤波器电路将一个10kΩ的固定电阻和一个0.1μF的陶瓷电容连接起来,形成一阶RC低通滤波器电路。

2. 搭建RL高通滤波器电路将一个10kΩ的固定电阻和一个100mH的铁芯电感连接起来,形成一阶RL高通滤波器电路。

3. 连接示波器进行信号测量将RC低通滤波器和RL高通滤波器分别连接到示波器上,观察并记录输出信号的变化情况。

4. 测量并记录实验数据通过示波器测量和记录不同频率下的输入信号和输出信号幅值,并计算出其增益、相位差等参数。

四、实验结果与分析1. RC低通滤波器实验结果在RC低通滤波器中,当输入信号频率较低时,输出信号经过电容削弱后幅值下降较快;当输入信号频率较高时,输出信号经过电容削弱后幅值下降较缓。

通过测量不同频率下的输入输出幅值和计算得到的增益曲线可以看出,在截止频率左侧,增益随着频率降低而逐渐上升;在截止频率右侧,增益随着频率升高而逐渐下降。

同时,相位差也会随着频率的变化而发生变化。

2. RL高通滤波器实验结果在RL高通滤波器中,当输入信号频率较低时,输出信号经过电感削弱后幅值下降较缓;当输入信号频率较高时,输出信号经过电感削弱后幅值下降较快。

通过测量不同频率下的输入输出幅值和计算得到的增益曲线可以看出,在截止频率左侧,增益随着频率升高而逐渐上升;在截止频率右侧,增益随着频率降低而逐渐下降。

无源低通滤波器分析报告

无源低通滤波器分析报告

无源低通滤波器分析一、研究目的滤波器是一种选择装置,它对输入信号处理,从中选出某些特定信号作为输出。

如果滤波器主要由无源元件R、L、C构成,称为无源滤波器。

滤波器按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。

针对电气专业的实际特点,文中主要对无源低通滤波器进行分析讨论,并希望总结出无源滤波器在实际工程应用中的相关选用原则。

要求:1、分析讨论无源低通滤波器的各基本形式;2、通过仿真测试滤波器实际效果并分析结果;3、总结滤波器选用原则和体会二、滤波器类型简介无源滤波器通常是以L-C、R-C等无源器件组成的一种只允许通过给定的频带信号而阻止其它频率信号通过的选频网络。

工业电源中一般把400HZ以下的电源称为工频电源,400-10KHZ的电源称为中频电源,10KHZ以上称为高频电源。

用于交流电源输入端滤除电源网络中高频干扰的低通滤波器,整流电路中用于滤除纹波的平滑滤波器,用于抑制放大器产生低频振荡为目的的电源去耦滤波器等,都属于无源滤波器的范畴。

而RC电路多用于低频、功率输出较小的场合,LC电路适用于高频应用场合。

按滤波器结构分类,常用的基本形式有L型、倒L型、T型、π型等电路形式。

图1、L型、倒L型、T型、π型电路形式三、滤波元件特性常用元器件低频特性和高频特性:图2、元器件低频特性和高频特性图电感L的基本特性为通直阻交,电路中具有稳定电流的作用。

高频时电感的阻抗与频率呈现如下关系图3、电感高频特性图电容C的基本特性为通交阻直,电路中具有稳定电压的作用。

按功能可分为1、旁路电容2、去耦电容3、滤波电容。

高频时电容的阻抗与频率呈现如下关系:图4、电容高频特性图滤波电容不是理想的低通滤波器,存在ESL和ESR,是以自谐振点为中心的带通滤波器。

同为0805封装的陶瓷电容,0.01μf的电容比0.1μf的电容有更好的高频滤波特性,实际使用中要注意选择合适的电容。

第四章滤波器仿真环境本文的仿真使用电路仿真软件Multisim,图为部分Multisim仿真电路:图5、电路仿真部分原理图第五章无源低通滤波器分析与仿真滤波器的输出与输入关系常常通过电压转移函数H(S)来描述,电压转移函数又称为电压增益函数,它的定义为T(s)=U o(s)(1-1)U i(s)式中U O(S)、U i(S)分别为输出、输入电压的拉氏变换。

低通无源滤波器设计-详细

低通无源滤波器设计-详细

低通无源滤波器仿真与分析一、滤波器定义所谓滤波器(filter),是一种用来消除干扰杂讯的器件,对输入或输出的信号中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路,就是滤波器,其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。

一般可实为一个可实现的线性时不变系统。

二、滤波器的分类常用的滤波器按以下类型进行分类。

1)按所处理的信号:按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。

2)按所通过信号的频段按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。

低通滤波器:它允许信号中的低频或直流分量通过,抑制高频分量或干扰和噪声。

高通滤波器:它允许信号中的高频分量通过,抑制低频或直流分量。

带通滤波器:它允许一定频段的信号通过,抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。

带阻滤波器:它抑制一定频段内的信号,允许该频段以外的信号通过。

3)按所采用的元器件按所采用的元器件分为无源和有源滤波器两种。

无源滤波器:仅由无源元件(R、L 和C)组成的滤波器,它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的。

这类滤波器的优点是:电路比较简单,不需要直流电源供电,可靠性高;缺点是:通带内的信号有能量损耗,负载效应比较明显,使用电感元件时容易引起电磁感应,当电感L较大时滤波器的体积和重量都比较大,在低频域不适用。

有源滤波器:由无源元件(一般用R和C)和有源器件(如集成运算放大器)组成。

这类滤波器的优点是:通带内的信号不仅没有能量损耗,而且还可以放大,负载效应不明显,多级相联时相互影响很小,利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器,并且滤波器的体积小、重量轻、不需要磁屏蔽(由于不使用电感元件);缺点是:通带范围受有源器件(如集成运算放大器)的带宽限制,需要直流电源供电,可靠性不如无源滤波器高,在高压、高频、大功率的场合不适用。

4)按照阶数来分通过传递函数的阶数来确定滤波器的分类。

三、网络的频率响应在时域中,设输入为)(ty,滤波器的脉冲响应函数为)(th。

无源滤波器实验报告

无源滤波器实验报告

无源滤波器实验报告本实验旨在通过搭建无源滤波器电路,探究其频率特性及滤波效果,并对实验结果进行分析和总结。

无源滤波器是一种基于电容和电感元件构成的滤波器,不需要外加电源,因此被称为无源滤波器。

在电子电路中,滤波器是一种能够选择特定频率信号的电路,对于不同频率的信号有不同的传输特性,因此在通信、音频处理等领域有着广泛的应用。

首先,我们搭建了一个一阶低通滤波器电路。

该电路由一个电容和一个电感组成,通过连接在一起形成一个串联电路。

我们通过信号发生器输入不同频率的正弦波信号,然后通过示波器观察输出信号的波形和幅度响应。

实验结果显示,随着输入信号频率的增加,输出信号的幅度逐渐减小,符合低通滤波器的特性。

在一定的频率范围内,滤波器对信号的抑制效果较好,能够滤除高频信号,只传输低频信号。

接着,我们进行了一阶高通滤波器的实验。

同样是由一个电容和一个电感组成的串联电路,但连接方式与低通滤波器相反。

我们同样通过信号发生器输入不同频率的正弦波信号,观察输出信号的波形和幅度响应。

实验结果显示,随着输入信号频率的增加,输出信号的幅度逐渐增加,符合高通滤波器的特性。

在一定的频率范围内,滤波器对信号的放大效果较好,能够滤除低频信号,只传输高频信号。

最后,我们对实验结果进行了总结和分析。

通过对比低通滤波器和高通滤波器的实验结果,我们发现它们的频率特性是互补的。

低通滤波器能够滤除高频信号,只传输低频信号;而高通滤波器则能够滤除低频信号,只传输高频信号。

这表明无源滤波器在电子电路中具有重要的应用价值,能够根据需要选择特定频率的信号进行处理和传输。

总之,本实验通过搭建无源滤波器电路,探究了其频率特性及滤波效果。

实验结果表明,无源滤波器能够有效地选择特定频率的信号进行处理,具有较好的滤波效果。

这对于电子电路的设计和应用具有重要的指导意义,也为我们进一步深入理解滤波器的原理和特性提供了有益的实践经验。

希望通过本实验,能够加深对无源滤波器的理解,为今后的学习和研究打下良好的基础。

低通滤波器报告范文

低通滤波器报告范文

低通滤波器报告范文摘要:本报告研究了低通滤波器的原理、应用、设计方法和性能评估等方面。

低通滤波器在信号处理和通信领域中有广泛的应用,可以用于去除高频信号成分、提取基带信号和滤除噪声等。

通过对低通滤波器的分析和实验结果验证,我们可以得出结论:低通滤波器可以有效地实现信号处理的目标,具有良好的性能和稳定性。

1.引言低通滤波器是一种可以允许低频信号通过,而滤除高频信号的电子电路或系统。

在信号处理和通信领域中,低通滤波器广泛应用于音频处理、图像处理、通信系统和雷达系统等。

本节将介绍低通滤波器的基本原理和常见的应用场景。

2.基本原理3.应用场景低通滤波器在音频处理、图像处理、通信系统和雷达系统等领域有广泛的应用。

在音频处理中,低通滤波器可以用于去除高频噪声,提高音频信号的质量;在图像处理中,低通滤波器可以用于图像平滑和边缘检测等;在通信系统中,低通滤波器可以用于信号调制和解调,以及频谱分析等;在雷达系统中,低通滤波器可以用于滤除多径干扰,提高雷达系统的性能等。

本节将详细介绍这些应用场景,并介绍低通滤波器在这些领域中的具体应用方法和效果。

4.设计方法低通滤波器的设计方法主要包括频率响应设计和阻带设计两种。

频率响应设计方法适用于对频率响应有严格要求的应用场景,通过选择合适的滤波器类型和调整滤波器参数来实现所需的频率响应。

阻带设计方法适用于对滤波器的阻带性能有要求的应用场景,通过选择适当的滤波器结构和设计参数来实现所需的阻带性能。

本节将详细介绍这两种设计方法的原理和实现步骤。

5.性能评估低通滤波器的性能评估主要包括频率响应评估和时域响应评估两方面。

频率响应评估通过测量滤波器的幅频响应和相频响应来评估其频率响应特性。

时域响应评估通过测量滤波器的脉冲响应和阶跃响应来评估其时域响应特性。

本节将介绍常用的性能评估方法和评估指标,并利用实验数据对滤波器的性能进行评估。

6.结论本报告对低通滤波器的原理、应用、设计方法和性能评估进行了研究,并通过实验结果验证了低通滤波器的有效性和性能稳定性。

滤波器实验报告

滤波器实验报告

滤波器实验报告第一点:滤波器实验原理与类型滤波器作为信号处理的核心工具,其基础在于对信号的选择性处理。

实验中,我们首先通过研究不同类型的滤波器来深入理解其工作原理和特性。

1.1 理想滤波器:理想的滤波器具有无限的带宽和完美的截止特性,其实际上是不存在的,但它是设计其他类型滤波器的基础。

理想的低通滤波器(Low Pass Filter, LPF)允许低于特定频率的信号通过,而高于该频率的信号则被完全抑制。

对应的,高通滤波器(High Pass Filter, HPF)则允许高于特定频率的信号通过,而低于该频率的信号则被抑制。

理想带通滤波器(Band Pass Filter, BPF)和带阻滤波器(Band Stop Filter, BSF)则更加复杂,分别允许一定频率范围的信号通过和阻止一定频率范围的信号。

1.2 实际滤波器:实际应用中的滤波器都会受到物理限制,如元件的电阻、电容、电感等,导致实际滤波器的特性与理想滤波器有所不同。

常用的实际滤波器包括有源滤波器和无源滤波器。

有源滤波器包含有放大元件,可以对信号的幅度进行调整;无源滤波器则不包含放大元件,主要通过电路元件的阻抗变换来实现滤波功能。

1.3 滤波器设计方法:在实验中,我们探讨了不同的滤波器设计方法,包括巴特沃斯设计、切比雪夫设计、椭圆设计等。

每种设计方法都有其独特的频率响应特性,适用于不同的应用场景。

第二点:滤波器实验设计与实现实验的核心在于设计和实现一个滤波器,以达到特定的滤波效果。

这一部分我们将详细讨论实验中涉及的设计步骤和实现方法。

2.1 滤波器参数确定:首先,根据实验需求确定滤波器的参数,包括截止频率、滤波器的阶数、类型(低通、高通、带通、带阻等)。

这些参数将直接影响滤波器的性能。

2.2 滤波器设计:在确定了滤波器参数后,我们使用专业的滤波器设计软件,如MATLAB,来设计滤波器的传递函数。

设计过程中,我们可以根据需要选择不同的滤波器设计方法,以达到最佳的滤波效果。

低通滤波器实验报告

低通滤波器实验报告

低通滤波器实验报告实验报告:低通滤波器一、引言二、实验目的1.理解低通滤波器的原理和工作方式;2.学会使用电子元件搭建低通滤波器电路;3.通过实验观察和分析滤波效果。

三、实验仪器与材料1.信号发生器2.可变直流电源3.电阻、电容、电感等元件4.示波器5.万用表6.接线板、导线等其他实验器材四、实验步骤1.按照给定的电路图和元件参数,搭建低通滤波器电路;2.将信号发生器输出的正弦信号接到电路的输入端;3.调节信号发生器的频率,观察输出波形在不同频率下的变化;4.使用示波器观察并记录滤波后的输出波形;5.调节信号发生器的幅度,观察输出波形的变化;6.测量输入信号和输出信号的幅度,并计算衰减率。

五、实验结果与分析根据实验数据和观察到的波形变化,可以得出以下结论:1.在低通滤波器中,随着频率的增加,输出信号的幅度逐渐衰减;2.输出信号的衰减率与滤波器的截止频率有关,截止频率越低,衰减率越高;3.信号的幅度对低通滤波器的输出影响较小。

六、实验结论通过搭建低通滤波器电路并观察测量,我深入理解了低通滤波器的原理和工作方式。

实验结果表明,在低通滤波器中,高频信号被抑制,而低频信号得以通过。

滤波器的截止频率决定了衰减率,对信号幅度的变化不敏感。

七、实验心得通过本次实验,我深入理解了低通滤波器的工作原理和搭建方法。

同时,通过观察和测量实验结果,我对滤波器的参数和性能有了更深入的理解。

这对我今后在信号处理领域的学习和应用有很大帮助。

此外,本实验还培养了我实验操作的技能,并提高了我分析和解决问题的能力。

通过实验,我学到了实践中的知识和经验,不仅加深了理论学习的理解,也为我今后的学习打下了基础。

无源滤波器实验报告

无源滤波器实验报告

无源滤波器实验报告一、实验目的。

本实验旨在通过实验操作,了解无源滤波器的基本原理,掌握无源滤波器的工作特性,以及学习如何设计和调整无源滤波器的参数。

二、实验原理。

无源滤波器是一种不包含源的滤波器,其工作原理基于被动元件(如电阻、电容、电感)的组合。

无源滤波器分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器,其特点是不需要外部电源,只依靠被动元件本身的特性进行滤波。

在本次实验中,我们将以RC电路为例,介绍无源滤波器的工作原理。

RC电路是由电阻和电容串联或并联组成的电路,通过调整电阻和电容的数值可以实现不同的滤波效果。

在低通滤波器中,当输入信号频率较低时,电容对交流信号的阻抗较小,信号通过;当输入信号频率较高时,电容对交流信号的阻抗较大,信号被阻断。

在高通滤波器中则相反,当输入信号频率较低时,电容对交流信号的阻抗较大,信号被阻断;当输入信号频率较高时,电容对交流信号的阻抗较小,信号通过。

三、实验器材。

1. 信号发生器。

2. 示波器。

3. 电阻、电容。

4. 连接线。

5. 电源。

四、实验步骤。

1. 搭建低通滤波器电路,将电阻和电容串联连接,其中电阻R=1kΩ,电容C=0.1μF。

2. 将信号发生器的正负极分别连接到滤波器的输入端和地。

3. 将示波器的探头分别连接到输入端和输出端。

4. 调节信号发生器的频率,观察输出波形的变化。

5. 记录不同频率下的输入输出波形,分析滤波器的工作特性。

五、实验结果与分析。

在实验中,我们通过调节信号发生器的频率,观察了低通滤波器在不同频率下的输入输出波形。

实验结果表明,当输入信号频率较低时,输出波形基本保持与输入信号一致;当输入信号频率较高时,输出波形幅值减小,相位延迟,出现了滤波效果。

这验证了低通滤波器对低频信号通行、高频信号阻断的特性。

通过实验数据的分析,我们可以得出低通滤波器的截止频率为f=1/(2πRC),即当输入信号频率等于截止频率时,输出信号的幅值下降3dB。

无源和有源滤波器实验报告

无源和有源滤波器实验报告

实验二 无源和有源滤波器一、一、实验目的 1.了解滤波器的原理。

了解滤波器的原理。

2.了解RC 无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性。

无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性。

3.分析和对比无源和有源滤波器的滤波特性。

分析和对比无源和有源滤波器的滤波特性。

4.掌握扫频电源的使用方法(TKSS-C 型)。

二、仪器设备1.信号与系统实验箱TKSS -C 型。

型。

2.双踪示波器。

双踪示波器。

三、原理说明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(通常是某个频带范围)的信号通过,而其它频率的信号受到衰减或抑制,这些网络可以由RLC 元件或RC 元件构成的无源滤波器,也可以由RC 元件和有源器件构成的有源滤波器。

元件和有源器件构成的有源滤波器。

根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同,滤波器可分为低通滤波器(LPF )、高通滤波器(HPF )、带通滤波器(BPF )和带阻滤波器(BEF )四种。

把能够通过的信号频率范围定义为通带,把阻止通过或衰减的信号频率范围定义为阻带。

而通带与阻带的分界点的频率ωc 称为截止频率或称转折频率。

图2.1中的|H(j ω)|为通带的电压放大倍数,ω0为中心频率,ωcL 和ωcH 分别为低端和高端截止频率。

分别为低端和高端截止频率。

图2.1 四种滤波器的滤波特性四种滤波器的滤波特性四种滤波器的实验线路如图2.2所示:所示:(a)无源低通滤波器无源低通滤波器 (b) (b)有源低通滤波器有源低通滤波器图2.2.1(c) 无源高通滤波器无源高通滤波器 (d) (d)有源高通滤波器有源高通滤波器图2.2.2(e)无源带通滤波器无源带通滤波器无源带通滤波器 (f) (f)有源带通滤波器有源带通滤波器图2.2.3(g)无源带阻滤波器无源带阻滤波器 (h) (h)有源带阻滤波器有源带阻滤波器 图2.2.4图2.2 各种滤波器的实验线路图各种滤波器的实验线路图3.图2.3所示,滤波器的频率特性H (jω)(又称为传递函数),它用下式表示,它用下式表示(2-1) 式中A (ω)为滤波器的幅频特性,θ(ω)为滤波器的相频特性。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

无源低通滤波器分析一、研究目的滤波器是一种选择装置,它对输入信号处理,从中选出某些特定信号作为输出。

如果滤波器主要由无源元件R、L、C构成,称为无源滤波器。

滤波器按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。

针对电气专业的实际特点,文中主要对无源低通滤波器进行分析讨论,并希望总结出无源滤波器在实际工程应用中的相关选用原则。

要求:1、分析讨论无源低通滤波器的各基本形式;2、通过仿真测试滤波器实际效果并分析结果;3、总结滤波器选用原则和体会二、滤波器类型简介无源滤波器通常是以L-C、R-C等无源器件组成的一种只允许通过给定的频带信号而阻止其它频率信号通过的选频网络。

工业电源中一般把400HZ以下的电源称为工频电源,400-10KHZ的电源称为中频电源,10KHZ以上称为高频电源。

用于交流电源输入端滤除电源网络中高频干扰的低通滤波器,整流电路中用于滤除纹波的平滑滤波器,用于抑制放大器产生低频振荡为目的的电源去耦滤波器等,都属于无源滤波器的范畴。

而RC电路多用于低频、功率输出较小的场合,LC电路适用于高频应用场合。

按滤波器结构分类,常用的基本形式有L型、倒L型、T型、π型等电路形式。

图1、L型、倒L型、T型、π型电路形式三、滤波元件特性常用元器件低频特性和高频特性:图2、元器件低频特性和高频特性图电感L的基本特性为通直阻交,电路中具有稳定电流的作用。

高频时电感的阻抗与频率呈现如下关系图3、电感高频特性图电容C的基本特性为通交阻直,电路中具有稳定电压的作用。

按功能可分为1、旁路电容2、去耦电容3、滤波电容。

高频时电容的阻抗与频率呈现如下关系:图4、电容高频特性图滤波电容不是理想的低通滤波器,存在ESL和ESR,是以自谐振点为中心的带通滤波器。

同为0805封装的陶瓷电容,0.01μf的电容比0.1μf的电容有更好的高频滤波特性,实际使用中要注意选择合适的电容。

第四章滤波器仿真环境本文的仿真使用电路仿真软件Multisim,图为部分Multisim仿真电路:图5、电路仿真部分原理图第五章无源低通滤波器分析与仿真滤波器的输出与输入关系常常通过电压转移函数H(S)来描述,电压转移函数又称为电压增益函数,它的定义为T(s)=U o(s)U i(s)(1-1)式中UO (S)、Ui(S)分别为输出、输入电压的拉氏变换。

在正弦稳态情况下,S=jω,电压转移函数可写成T(jω)=U o(jω)U i(jω)=|T(jω)|e jφ(ω) (1-2)式中|H(jω)|表示输出与输入的幅值比,称为幅值函数或增益函数,它与频率的关系称为幅频特性;φ(ω)表示输出与输入的相位差,称为相位函数,它与频率的关系称为相频特性。

幅频特性与相频特性统称滤波器的频率响应。

滤波器设计中,我们将截止频率ωc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。

RC网络L型RC滤波其电压转移函数为T(s)=1sCR+1sC=1RCs+1(1-3)令T=RC,该电路电压转移函数仅有一个单阶极点,在s平面的负实轴上。

其幅频特性|T(jω)|=√T2ω2+1(1-4)相频特性φ(ω)=−tan−1(ω),(1-5)当ω=0时,|T(jω)|→1,即滤波器对直流信号不衰减;当ω→ωc时,|T(jω)|→√22,当ω→∞时,|T(jω)|→0,高频信号最终衰减至0。

当ω=0时,φ(jω)=0,当ω=ωc时,φ(jω)=−45°,当ω→∞时,φ(jω)=−90°相位最终滞后90。

式中截止频率ωc =1RC,该电路为一阶惯性环节,T越大,放电越慢,脉动越小,即滤波效果越好。

(注:该电压转移函数是当负载阻抗RL≥R时,得到的近似电压转移函数。

)倒L型RC滤波T(s)=1sC1sC=1(1-6)输入端理想条件下无输出阻抗,则该电路相当于单电容滤波,实际上由于输入端都存在输出阻抗,则相当于一阶RC滤波,只是时间常数T较小,同时该电路右端的电阻R与负载阻抗进行分压,消耗能量,故该电路不常用。

T型RC电路T(s)=1sCR1+1sC=1R1Cs+1(1-7)由R、C元件组成滤波电路,T型低通滤波器的电压转移函数同样是一阶惯性环节,滤波其效果和L型相似,主要是改变了滤波器两端的输入和输出阻抗。

它是一个双向的滤波器,也减小了输出对输入的干扰,该电路主要应用在低频环境,意义不大。

图为T型滤波器的波特图,从图中可以看见其截止频率大致为320Hz,与理论值相仿,相位最终滞后90o图5.1 T 型滤波器的波特图π型RC 电路考虑输入端阻抗R dT (s )=1R d RC 1C 2s 2+[R d C 1+RC 2+R d C 2]s+1(1-8)由于输入端一般存在较小的输出阻抗R d ,π型RC 滤波器实际上相当于一个二阶低通滤波器,C 1和输入端的输出阻抗R d 构成一级滤波,一般C 1取值较小,初步滤除交流分量,经一级滤波后还有一定的交流分量;再由R 和C 2组成第二级滤波,再次减小纹波。

它也改变了滤波器两端的输入和输出阻抗。

一个二阶振荡环节,其幅频特性为以-40db 衰减,相频特性为最终滞后180o二阶L 型RC 滤波T (s )=1T 1T 2s 2+[T 2(1+R1R 2)+T 1]s+1(1-9) 其中T 1=R 1C 1,T 2=R 2C 2化为二阶低通滤波器的电压转移函数一般表达式T (s )=Ks 2+(ωo Q)s+ωo2 (1-10)其中K=1T1T 2,ωo =√T T ,Q=(1+R 1R 2)1T 1+1T2,当R 1=R 2,C 1=C 2时,K=1(RC)2,ωo =1RC ,Q=3RC为一个二阶振荡环节,其幅频特性为以-40db 衰减,相频特性为最终滞后180o当RC滤波器阶数较高时,虽然滤波效果更好,但分压效果明显,能量损耗加大,所以RC滤波器阶数一般不会太高。

下面在Modelsim环境下搭建电路,仿真结果如下:图5.2、L型10Ω,0.33μf图5.3 倒L型滤波器0.33μf,10Ω图5.4 T型 10Ω,0.33μf图 5.5 π型电路0.33μf,10Ω,0.33μf图5.6 二阶RC电路0.33μf,10Ω,0.33μf ,10Ω测试中我使用了10KHz 的幅值20V 的正弦波和1MHz 幅值1V 的锯齿波干扰进行测试。

设置f C =50KHz ,其中π型滤波器将电源输入端等效阻抗设置为0.1Ω,其他电路未设置等效电路。

实际电路中还要考虑负载电阻对滤波电路的影响。

由于RC 滤波电路中R 的取值一般较小,则负载电阻对滤波电路影响相对较小,仿真中没有设置负载电阻。

从表格中,我们可以发现二阶RC 滤波器滤波效果最好明显优于一阶RC 滤波器,其次是π型滤波器,再次是L 型滤波器,由于是RC 电路,T 型滤波器为一阶滤波器效果与L 型滤波器相似。

结果说明滤波器阶数越高,滤波效果越好,单阶L 型、倒L 型、T 型的噪声衰减较慢,而二阶RC 滤波衰减则较快。

实际中常常串联成多阶RC 滤波器,根据噪声的滤除情况一级一级串联。

但由于电阻直流分压的原因一般不超过三阶 。

LC 网络L 型LC 滤波其电压转移函数为T (s )=R L //(1sC)sL+[R L //(1sC )]=1LCs 2+LR Ls+1 (1-11)转换成标准形式T (s )=ωo2s 2+ωo Qs+ωo2 (1-12)式中R L 为负载阻抗,谐振频率ωo =√LC, Q=12ζ=R L √CL 为低通滤波器的品质因数,Q 电路的选择性越强。

根据自控理论,若Q ≥0.5,ζ≤1,此时滤波器工作于“欠阻尼”状态,若 Q ≤0.5,ζ≥1,则滤波器工作组“过阻尼”状态,若Q=0.5,ζ=0.5则滤波器工作组“临界阻尼”状态,若Q=0.707,ζ=0.707,超调量<5%,调节时间最短,为最佳阻尼比,电路具有最佳平坦响应。

LC 二阶低通滤波网络参数设计时,若期望最佳平坦响应,应使滤波网络的品质因数Q 接近0.707.从品质因数的表达式中,可以看出负载阻抗对于品质因数有很大影响,无源滤波器滤波效果受负载影响极大。

根据滤波器阻抗失配选择原理,L 型滤波器适用于高频时输入端阻抗较小、负载阻抗较大的场合。

按照定K 型滤波器进行设计L =R/(2π×fc ) (1-13) C =1/(2π×fc ×R ) (1-14) 式中信号的截止频率fc ,负载阻抗R=√LC 。

L 、C 值计算只能是近似的,噪声滤波器对噪声的抑制效果实际上往往由实验确定。

按照定K 型滤波器进行设计,可以看出其品质因数Q=1。

除定K型设计滤波器以外,还有其他设计算法如巴特沃思、切比雪夫等,不同的设计方法L 、C 的值将不同。

该电路在DC-DC BUCK 电路中有应用。

倒L 型LC 滤波其电压转移函数为T (s )=R LR D LCs 2+Ls+(R L +R D )(1-15)考虑输入端阻抗R D 和负载阻抗R L ,倒L 型LC 滤波器构成二阶振荡环节,幅频特性为以-40db/dec 衰减,相频特性为最终滞后180o ,效果与L 型LC 滤波器类似,但R D 一般较小所以滤波效果不及L 型LC 滤波器。

倒L 型滤波器适用于高频时输入端阻抗较大、负载阻抗较小的场合。

T 型LC 滤波其电压转移函数为T (s )=R LL 2Cs 3+R L LCs 2+2sL+R L(1-16)T 型LC 滤波器可通过L 型LC 电路与单L 电路串联构成,是三阶滤波器,信号幅频特性为以-60db/dec 衰减。

按照定K 型滤波器进行设计L =R/(2π×fc ) C =1/(π×fc ×R ) 式中信号的截止频率fc ,负载阻抗R=√LC如果设计两个电感L 相等,当放电时L 、C 和右端的L 向R L 放电,由于两个L 的值相等,所以电流变化比较平稳,C 两端电压变化也比较平稳。

所以电路电压的纹波很小。

所以一般两个L 设计为一样。

T 型滤波器适用于高频时输入端阻抗和负载阻抗均较小的场合π型LC 滤波 其电压转移函数为T (s )=R LLC 2R D R L s 3+LC(R D +R L )s 2+(2CR D R L +L )s+(R D +R L )(1-17)π型LC 滤波器是一个三阶滤波器,理论上幅频特性为以-60db/dec 衰减。

其波特图为图5.7 π型Lc滤波器波特图按照定K型滤波器进行设计L=R/(π×fc)C=1/(2π×fc×R)。

式中信号的截止频率fc,负载阻抗R=√LC如果设计两个电容C相等,则当电路充电时两个电容两端电压大致相等,而放电,由于电压相等,故放电比较平稳,有利于纹波减小。

相关文档
最新文档