RC有源滤波器设计

计…………………………．．．．．．．．． 7
2.4
原器件清单
…………………………………………… 8
第三章
RC有源滤波器的仿真、制作和测试
………………… 8
3.1
RC有源滤波器的仿真
……………………………………. 9
3.1.1二级RC有源低通滤波器的仿真
…………………………… 9
3.1.2二级RC有源高通滤波器的仿真
维体系和实验的构成要素（主体，手段，对象和目的）为教材内容展 开。
过本课题的设计，培养学生掌握电子技术的科学实验规律，实验技 术，测量技术等实验研究方法，使其具有独立实验研究的能力，以便在 未来的工作中开拓创新。
本设计所涉及的知识：方案论证，产品说明，原理说明，安装工 艺，调试与测试，焊接技术，元件清单，操作说明。
在这次课程设计中，非常感谢老师及同学的帮助！ 由于时间仓促及个人水平有限，本说明难免有错，敬请老师同学提出批 评和指正。
设计者：
同组人员： 2009年12月底
目录
第一章绪论
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
4
1.1
有源滤波电路简介
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
第二章RC有源滤波器的设计
2.1 二级RC有源低通滤波器设计
1、技术指标 低通滤波器：通带增益AUF=2；截止频率fH =2000Hz；Ui=100mV；阻
带衰减：不小于-20dB/10倍 2、二级RC有源低通滤波器设计
查阅资料 谢自美《电子线路设计·实验·测试》华中科技大学
出版社 145-154页的快速设计方法可得
图3-1为RC有源低通滤波器的仿真电路图和波特图
图3-2 RC有源低通滤波器的波特图
3.1.2二级RC有源高通滤波器的仿真
1、仿真步骤如下， ①打开EWB，创建并保存画好电路图，如图3-3所示。 ②设置信号发生器；选择正弦波，输入Ui=100mV。来自百度文库③打开波特图仪，设置并运行电路，调整波特仪中波形，观察截止频率 及电压放大倍数并将数据和波形记录如图3-4所示！
其中二级RC有源带通滤波器的 公式（3-2）计算所得
公式（3-3）
FO= =1000Hz
式（3-4）
和fO的理论数据如公式（3-1）和 公
通过仿真测试我们得到： =2， f0=1KHz
仿真所得的波特图如下图3-6所示，通过下图下知滤波器的衰减速 度为-42.2dB/10倍频。 2、结论：通过仿真可得该设计基本满足设计指标的要求。
1 二级压控电压源低通滤波器的电路如下图2-1所示
2 由式子
K=100/fH C,
公
式（2-1）
当fH =2KHz时，取0.01uF，对应的参数K=5满足式子公式（2-1）的要求 3 当AUF=2时，电容C1=C=0.01uF；K=1时，电阻R1=1.126KΩ， R2=2.250KΩ,R3=6.752KΩ,R4=6.752KΩ。
为了全面介绍科学实验研究的技术方法，在加强的直接实验方法的 同时，力求使学生尽快掌握当前先进科学技术，本课题设计所用到的 EWB，Protel99等技术的新手段，新工具。
本课题的设计达到的目的：除了使没有真正进行过电子技术实验的 学生，通过课程设计，能够加深对电路理论知识的理解和掌握，更主要 的是学习和掌握科学实验研究方法。学会运用理论和实验两种研究方 法，解决实际问题能力。
术，除了掌握基本器件的原理，电子电路的基本组成及分析方法 外，还要掌握电子器件及基本电路的应用技术，课程设计就是电子 技术教学中的重要环节。 本课程设计就是针对模拟电子电路这门课程的要求所做的，同时也 将学到的理论与实践紧密结合。
滤波电路是一种能使有用频率信号通过，同时抑制无用频率成分 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。由于有源滤波器不用电感，体积小，重量轻，有一 定的放大能力和负载能力而构成得广泛运用。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。有源滤波电路有 低通、高通、带通和带阻等电路。低通滤波电路指低频信号能通过 而高频信号不能通过的电路，高通滤波电路则与低通滤波电路相 反，带通滤波电路是指能同过某一段的信号能通过而该频率段之外 的信号不能通过的电路，带阻铝箔电路与带通滤波电路作用相反。
4
1.2
本人的主要工作
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
4
第二章
RC有源滤波器的设计
……………………………．．．． 5
2.1
二级RC有源低通滤波器设计
……………………………… 5
2.2
二级RC有源高通滤波器设
计………………………………… 6
2.3
二级RC有源带通滤波器设
3.1.1二级RC有源低通滤波器的仿真
1、仿真步骤如下，
①打开EWB，创建并保存画好电路图，如图3-1所示。
②设置信号发生器；选择正弦波，输入Ui=100mV。 ③打开波特图仪，设置并运行电路，调整波特仪中波形，观察截止频率
及电压放大倍数并将数据和波形记录如图3-2所示！
其中二级RC有源低通滤波器的 （3-2）计算所得
下图3-6 和3-7为RC有源带通滤波器的仿真图
图3-6为RC有源带通滤波器的仿真电路图和波特图
图3-7为RC有源带通通滤波器的仿真电路波特图
3.2二级RC有源滤波器的制作
1、制作过程中用到的工具和仪器如下所示： 万能板、电烙铁、镊子、焊锡丝、导线、尖嘴钳、数字万用表等
等！ 2、制作过程： ①先在纸上画好电路图，电路图的大小和实物大小应相差不大，进
本次课程设计的课题是RC有源滤波器，本课程设计将就RC有源滤 波器的低通、高通和带通电路的设计方法、参数计算、元件选取、
电路测试制作等做详细的介绍和说明。 1.2本人的主要工作
在本次RC有源滤波器的课程设计中,本人作为本组的主要负责人,负 责了整个电路的设计和EWB的仿真及其他各个过程中的参与,包括购买元 气件,万能板的制作和实物的焊接及电路的测试整个过程。
…………………………. 10
3.1.3二级RC有源带通滤波器的仿真
…………………………. 12 3.2二级RC有源滤波器的制作 ……………………………….
13
3.3
RC有源滤波器的测试
…………………………………… 14
3.4 误差分析 …………………………………………
15
第四章设计总结
………………………………………… 16
序号
名称
型号和规 格
数量
备注
1
运算放大 uA741
器
3
引脚排列见
图2-4
0.01uF
2
低通所用
2
电容
0.1uf
2
高通所用
0.02uf
2
带通所用
5.6KΩ
2
由于上
30 Ω 10 KΩ
1
面设计所
计算出来
2
的电阻均
3
电阻
1.5 KΩ
2
是理论
33 KΩ
2
值，但购
买时，只
820 Ω
4
能取标称
9.1 KΩ
2
值，故表
带衰减：不小于-20dB/10倍
2、二级RC有源带通滤波器设计
查阅资料 谢自美《电子线路设计·实验·测试》华中科技大学
出版社 147-154页的快速设计方法可得
1 二级压控电压源带通滤波器的电路如图2-3所示。
2 由式子 （2-1）
K=100/f0 C,
公式
可得 f0 =1KHz时，取0.02uF，对应的参数K=5满足公式（2-1）要求 3 当AUF=2时，电容C1=C=0.02uF；K=1时，电阻 R1=15.915KΩ,R2=2.332KΩ,R3=1.166KΩ，R1=Rf=2.782KΩ
课程设计说明书
课题名称 RC有源滤波器设计 专业名称 班级 学生姓名 学生学号 指导老师
年下学期
时间2009
前言
为培养运用基本知识进行简单电路设计的能力，扎实基础理论，我 们现初次进行模电课程设计。
本课程设计的编写是以实验研究为主线，以科学实验研究所运用的实验 技术为主要内容，按照实验是什么，为什么，干什么，怎么干的逻辑思
4.1心得体会 ………………………………………………
16
4.2参考文献 ………………………………………………
16
第五章
附录
……………………………………………… 17
5.1 RC有源滤波器的实物图 …………………………………
17
第一章绪论
1.1有源滤波电路简介
电子技术是当今高新技术的“龙头”，各先进国家无不把它放 在优先的发展的地位。电子技术是电类专业的一门重要的技术基础 课，课程地显著特点之一是它的实践性。要想很好的掌握电子技
行这一步目的为了确定元器件在万能板大概位置，便于焊接！ ②元器件的安装。安装一个元器件，先要用尖嘴钳将其引脚成
型，然后用镊子把引脚放入万能板．高度要适中，符合电气标准． 然后再进行焊接，完毕后，要用万用表测量元器件引脚和板之间是 否接触良好，是否为虚焊。然后再这个方法一次安装每一个元器 件。
③安装完每个元器件后，整个电路基本差不多制作完成，此时 应对照所设计的电路图用万用表检查整个电路是否连接好，电路是 否接正确。检查确认无误后，二级RC有源滤波器的制作也就完成 了。
4 元器件参数的确定
将上述电阻值乘以参数K=10,得
R=18.21KΩ
称值9.1KΩ+9.1KΩ
R2=13.91KΩ
称值13KΩ+910Ω
R1=Rf=27.82KΩ 取标称值27KΩ+820KΩ
图2-2二级RC有源高通滤波器电路图
2.3 二级RC有源带通滤波器设计
1、技术指标 带通滤波器：通带增益AUF=2；截止频率f0 =1000Hz；Ui=100mV；阻
公式（3-1）
和fH的理论数据如公式（3-1）和公式
fH=1978.1 Hz 通过仿真测试我们得到：
公式（3-2）
=2，fH =1.98KHz 仿真所得的波特图如下图3-3所示，通过下图下知滤波器的衰减速 度为-35.2dB/10倍频。 2、结论：通过仿真可得该设计基本满足设计指标的要求。
下图3-2为RC有源低通滤波器的仿真图
其中二级RC有源高通滤波器的 和fL的理论数据如公式（3-1）和 公式（3-2）计算所得
公式（3-1）
FL=100Hz
公式（3-2） 通过仿真测试我们得到：
=2， fL=100Hz 仿真所得的波特图如下图3-3所示，通过下图下知滤波器的衰减速 度为-33.5dB/10倍频。 2、结论：通过仿真可得该设计基本满足设计指标的要求。 下图3-4为RC有源低通滤波器的仿真
图3-3为RC有源高通滤波器的仿真电路图和波特图
图3-4为RC有源高通滤波器的仿真波特性图
3.1.3二级RC有源带通滤波器的仿真 1、仿真步骤如下，
①打开EWB，创建并保存画好电路图，如图3-5所示。 ②设置信号发生器；选择正弦波，输入Ui=100mV。 ③打开波特图仪，设置并运行电路，调整波特仪中波形，观察截止频率 及电压放大倍数并将数据和波形记录如图3-6所示！
4 元器件参数的确定
将上述电阻值乘以参数K=5，得
R=6.63 KΩ
取标称值5.6KΩ+30Ω
R2=11.25 KΩ
取标称值10KΩ+1.5KΩ
R1=Rf=33.76KΩ 取标称值33KΩ+820Ω
图2-1二级RC有源低通滤波器电路图
2.2 二级RC有源高通滤波器设计
1、技术指标 高通滤波器：通带增益AUF=2；截止频率fH =100Hz；Ui=100mV；阻
带衰减：不小于-20dB/10倍 2、二级RC有源高通滤波器设计
查阅资料 谢自美《电子线路设计·实验·测试》华中科技大学
出版社 145-154页的快速设计方法可得
1 二级压控电压源高通滤波器的电路如图2-2所示。
2 由式子
K=100/fL C,
公
式（2-1）
可得 fL =100Hz时，取0.1uF，对应的参数K=10满足公式（2-1）的要求 3 当AUF=2时，电容C1=C=0.1uF；K=1时，电阻 R=1.821KΩ,R2=1.125KΩ,R1=Rf=2.782KΩ
4 元器件参数的确定
将上述电阻值乘以参数K=5,得
R1=79.7KΩ
取称值68KΩ+13KΩ
R2=11.66KΩ
取称值10KΩ+1.5KΩ
R3=5.8 KΩ
取标称值5.6KΩ+200Ω
R4=Rf=23.33KΩ 取标称值22KΩ+240KΩ
图2-3二级RC有源带通滤波器电路图
2.4元器件清单 1、通过上面的设计可得滤波器的元器件参数清单如下表2-1所 示
13 KΩ 27 KΩ
2
中所列电
阻值均为
2
标称值
68 KΩ
1
200 Ω
1
22 KΩ
2
240 Ω
2
910 Ω
1
表2-1 元器件参数清单列表
2、运算放大器的引脚排列
图2-4 uA741运算放大器的引脚排列图
第三章 RC有源滤波器的仿真、制作和测试
3.1 RC有源滤波器的仿真
RC有源滤波器的仿真均采用EWB软件进行仿真