二阶有源高通滤波器

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电子课程设计---二阶有源高通滤波器

电子课程设计---二阶有源高通滤波器

长沙学院电子技术课程设计说明书题目有源高通滤波器设计系(部) 电子信息与电气工程系专业(班级) 光电2班姓名学号2013041216指导教师起止日期2015.6.1-2015.6.5模拟电子技术课程设计任务书长沙学院课程设计鉴定表目录一、有源高通滤波器的广泛应用 (5)二、 LM741EN芯片引脚功能及其应用 (5)LM741芯片引脚和工作说明: (5)三、有源高通滤波电路介绍及其工作原理 (6)1.滤波电路 (6)2.集成运放电路和反馈电路 (6)3.二阶有源高通电路框架图: (7)四、有源高通滤波电路的设计 (8)(1)设计方案 (8)(2)元器件参数计算和选择(截止频率的选定) (8)(3)对设计的电路进行仿真调试 (9)①仿真电路 (9)②波特图幅频特性 (10)③波特图相频特性 (10)④输入波形与输出波形比较(红色为输入波形,蓝色为输出波形) (11)五、有源高通滤波电路的扩展和改良 (13)四阶有源高通滤波电路 (13)利用记录仪观察波形数据 (13)六、实训总结 (14)七、参考文献 (14)一、有源高通滤波器的广泛应用滤波器是减少或消除谐波对电力系统影响的电气部件,广泛应用于电力系统、通信发射机与接收机等电子设备中,它能减弱或消除谐波的危害,对无用信号尽可能大的衰减,让有用信号尽可能无衰减的通过,从而纠正信号波形畸变。

所以,无论信号的获取、传输,还是信号的处理和交换都离不开滤波技术。

在近代电信设备和各类控制系统中,滤波器应用极为广泛,尤其是有源高通滤波器。

它在通讯、声纳、测控、仪器仪表等领域中有着广泛的应用,有源高通滤波器的优劣直接决定产品的优劣。

所以研究滤波器,具有重大意义。

二、LM741EN芯片引脚功能及其应用LM741EN是一种应用非常广泛的通用型运算放大器。

这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作。

具有广泛的共同模式,差模信号范围和低失调电压调零能力与使用适当的电位。

二阶有源滤波器参数计算

二阶有源滤波器参数计算

二阶有源滤波器设计一.滤波器类型按照在附近的频率特性,可将滤波器分为以下三种:1.巴特沃兹响应优点:巴特沃兹滤波器提供了最大的通带幅度响应平坦度,具有良好的综合性能,其脉冲响应优于切比雪夫,衰减速度优于贝塞尔。

缺点:阶跃响应存在一定的过冲和振荡。

2.切比雪夫响应优点:与巴特沃兹相比,切比雪夫滤波器具有更良好的通带外衰减。

缺点:通带内纹波令人不满,阶跃响应的振铃较严重。

3.贝塞尔响应优点:贝塞尔滤波器具有最优的阶跃响应——非常小的过冲及振铃。

缺点:与巴特沃兹相比,贝塞尔滤波器的通带外衰减较为缓慢。

(注意:巴特沃兹及贝塞尔响应的3dB衰减位于截止频率处。

而切比雪夫响应的截止频率定义为响应下降至低于纹波带的频点频率。

对于偶数阶滤波器而言,所有纹波均高于0dB的直流响应,因此截止频点位于0dB衰减处;而对于奇数阶滤波器而言,所有纹波均低于0dB的直流响应,因此截止频点定义为低于纹波带最大衰减点。

)二.最常用的有源极点对电路拓扑1.MFB拓扑也称为无限增益拓扑或Rauch拓扑;适用于高Q值高增益电路;其对元件值的改变敏感度较低。

2.Sallen-Key拓扑下列情况时,使用效果更佳:对增益精度要求较高;采用了单位增益滤波器;极点对Q值较低(如:Q<3);(特例:某些高Q值高频率滤波器若采用MFB拓扑,则C1值须很小以得到合适的电阻值。

而由于寄生电容干扰使得低容值将导致极大干扰)。

(注意:MFB拓扑不能用于电流反馈型运放,而S-K拓扑电压、电流反馈型运放均可;差分放大器只能采用MFB拓扑;S-K拓扑的运放输出阻抗随频率增加而增加,故通带外衰减能力受限,而MFB拓扑则无此问题。

)三.滤波器设计步骤1.根据应用场合确定滤波器响应类型和电路拓扑;2.确定截止频率、阶数、Q值等参数,通过滤波器设计软件得到电路及相应R、C参数;3.通过仿真实现并检验上步得到的电路能否满足设计参数要求,并进行相应优化修改;(优化方法:等比例缩放法。

二阶有源滤波电路

二阶有源滤波电路

二阶有源滤波电路二阶有源滤波电路是一种常用于信号处理和电子设备中的滤波器。

它由二阶滤波器和有源电路组成,能够对输入信号进行滤波和放大处理,以满足特定的信号处理需求。

二阶滤波器是指具有两个极点的滤波器,可以对不同频率的信号进行不同程度的衰减或放大。

它通过改变滤波器的参数来实现不同的滤波效果,如低通滤波、高通滤波、带通滤波等。

在二阶滤波器中,常用的电路结构有多种,如RC滤波器、RLC滤波器等。

有源电路是指通过外部电源提供能量的电路,可以对信号进行放大、增益或补偿等处理。

有源电路通常由放大器、运算放大器等组成,能够提供电流放大、电压放大等功能,使得滤波器的性能更加优越。

二阶有源滤波电路的主要优点在于它具有较高的增益和较好的滤波特性。

通过有源电路的放大作用,可以将输入信号放大到合适的幅度,从而提高信号的质量和稳定性。

同时,二阶滤波器的二阶特性使得其在滤波效果上更加出色,能够实现更为精确的频率选择和滤波控制。

在实际应用中,二阶有源滤波电路被广泛应用于音频处理、通信系统、无线电设备等领域。

例如,在音响系统中,通过二阶有源滤波电路可以实现对不同频率的音频信号的放大和滤波,以达到更好的音质效果。

在通信系统中,二阶有源滤波电路可以用于对信号进行选择性放大和滤波,以提高信号的传输效率和质量。

二阶有源滤波电路的设计和调试需要考虑多个因素,如滤波器的频率响应、放大器的增益和失真等。

在设计过程中,需要根据具体的需求选择合适的滤波器类型和电路结构,并进行参数的调整和优化。

在调试过程中,需要通过实验和测试来验证电路的性能和滤波效果,并对其进行调整和改进。

总结而言,二阶有源滤波电路是一种常用且重要的信号处理电路。

它通过二阶滤波器和有源电路的结合,能够实现对输入信号的滤波和放大处理,以满足特定的信号处理需求。

在实际应用中,二阶有源滤波电路具有较高的增益和较好的滤波特性,被广泛应用于音频处理、通信系统、无线电设备等领域。

其设计和调试需要考虑多个因素,并通过实验和测试来验证和改进电路的性能。

二阶有源滤波器全参数计算

二阶有源滤波器全参数计算

二阶有源滤波器设计一.滤波器类型按照在f=f0附近的频率特性,可将滤波器分为以下三种:1.巴特沃兹响应优点:巴特沃兹滤波器提供了最大的通带幅度响应平坦度,具有良好的综合性能,其脉冲响应优于切比雪夫,衰减速度优于贝塞尔。

缺点:阶跃响应存在一定的过冲和振荡。

2.切比雪夫响应优点:与巴特沃兹相比,切比雪夫滤波器具有更良好的通带外衰减。

缺点:通带内纹波令人不满,阶跃响应的振铃较严重。

3.贝塞尔响应优点:贝塞尔滤波器具有最优的阶跃响应——非常小的过冲及振铃。

缺点:与巴特沃兹相比,贝塞尔滤波器的通带外衰减较为缓慢。

(注意:巴特沃兹及贝塞尔响应的3dB衰减位于截止频率处。

而切比雪夫响应的截止频率定义为响应下降至低于纹波带的频点频率。

对于偶数阶滤波器而言,所有纹波均高于0dB的直流响应,因此截止频点位于0dB衰减处;而对于奇数阶滤波器而言,所有纹波均低于0dB的直流响应,因此截止频点定义为低于纹波带最大衰减点。

)二.最常用的有源极点对电路拓扑1.MFB拓扑也称为无限增益拓扑或Rauch拓扑;适用于高Q值高增益电路;其对元件值的改变敏感度较低。

2.Sallen-Key拓扑下列情况时,使用效果更佳:对增益精度要求较高;采用了单位增益滤波器;极点对Q值较低(如:Q<3);(特例:某些高Q值高频率滤波器若采用MFB拓扑,则C1值须很小以得到合适的电阻值。

而由于寄生电容干扰使得低容值将导致极大干扰)。

(注意:MFB拓扑不能用于电流反馈型运放,而S-K拓扑电压、电流反馈型运放均可;差分放大器只能采用MFB拓扑;S-K拓扑的运放输出阻抗随频率增加而增加,故通带外衰减能力受限,而MFB拓扑则无此问题。

)三.滤波器设计步骤1.根据应用场合确定滤波器响应类型和电路拓扑;2.确定截止频率、阶数、Q值等参数,通过滤波器设计软件得到电路及相应R、C参数;3.通过仿真实现并检验上步得到的电路能否满足设计参数要求,并进行相应优化修改;(优化方法:等比例缩放法。

二阶有源滤波器计算器

二阶有源滤波器计算器

输入电容值与分频点C1(μF)f(HZ)R1(Ω)R2(Ω)C2(μF)C1(μF) F μF)f(HZ)0.04722021767.80321767.80260.02350.047220#DIV/0!#DIV/0!0#DIV/0!#DIV/0!0#DIV/0!#DIV/0!0#DIV/0!#DIV/0!0#DIV/0!#DIV/0!0#DIV/0!#DIV/0!0#DIV/0!#DIV/0!0#DIV/0!#DIV/0!0#DIV/0!#DIV/0!0#DIV/0!#DIV/0!0#DIV/0!#DIV/0!0#DIV/0!#DIV/0!使用方法: 为了不破坏表格中的计算公式设置了保护工作表,只有C1,F竖据,双击任意一个C1,F竖列下的单元格,在弹出的密码框中输入1234。

即可输入你想设定点。

在前两竖列中输入一组合适的参数值后就会在后面单元格中返回一组自动计算的结果注意:该表格的计算公式是针对,Q值位0.707的巴特沃斯二阶滤波器,其带内增益为上各方面性能综合来看最合适的滤波器。

其它Q值或者带内增益不为1的滤波器并不适用。

输入电容值与分频点巴特沃斯二阶有源滤波器自动计算表二阶低通滤波器的计算返回结果二阶高通滤注意:不同分频点的电容C1都有一个合理的取值区间,在下面表格中找。

一共可以样便于比较选择哪一组阻容值在合适的区间内,哪一组你更具备合适的器件。

比如在低通C1为0.047微,分频点220赫兹,计算结果中C1恰好是接近0.047微发,R1、R2恰好接近220值电阻值的东西遍地都是,而且电容值也在合理的区间内。

以下是不同的分频点电容C1合适的取值范围R1(Ω)R2(Ω)C2(μF)10883.921767.802620.047#DIV/0!#DIV/0!0#DIV/0!#DIV/0!0#DIV/0!#DIV/0!0#DIV/0!#DIV/0!0#DIV/0!#DIV/0!0#DIV/0!#DIV/0!0#DIV/0!#DIV/0!0#DIV/0!#DIV/0!0#DIV/0!#DIV/0!0#DIV/0!#DIV/0!0#DIV/0!#DIV/0!0#DIV/0!#DIV/0!01,F竖列下的单元格可以输入数4。

二阶有源带通滤波电路

二阶有源带通滤波电路

二阶有源带通滤波电路二阶有源带通滤波电路是一种常见的电子电路,它能够在一定频率范围内通过信号,同时阻隔其他频率的信号,常用于音频处理、通信系统等方面。

本文将从以下几个方面详细阐述二阶有源带通滤波电路的原理、设计和应用。

第一步,阐述有源滤波器的基本原理。

有源滤波器是利用运算放大器的放大作用来实现滤波的电路,因此其具有较高的增益和稳定性,能够在较宽的频率范围内实现滤波,同时还能够通过调整电路参数来实现所需的滤波特性。

基本的有源滤波器包括有源低通滤波器、有源高通滤波器、有源带通滤波器和有源带阻滤波器。

第二步,讲解二阶有源带通滤波电路的设计。

在二阶有源带通滤波电路中,通常采用两个运算放大器进行级联,构成一个二阶电路结构。

在电路的输入端和输出端之间,通过一个带通滤波器来实现所需的频率范围内的有源增益,同时阻隔其他频率范围的信号。

该电路的设计主要包括电路参数的选择和运算放大器的配置等方面。

在参数设计时需要确保所选参数能够滤除杂波和噪声的同时保持信号的快速响应,同时在运算放大器的配置中要考虑放大器的增益和带宽等特性。

第三步,介绍有源带通滤波器的应用。

有源带通滤波器广泛应用于音频处理、无线通信系统、雷达信号处理等方面。

在音频处理中,可以通过有源带通滤波器来实现音乐合成、均衡器、调音台等功能,使得音频效果更加优美;在无线通信系统中,有源带通滤波器不仅能够滤除杂波和噪声,还能够增强所需频段的信号强度,提高系统的信号传输质量;在雷达信号处理中,有源带通滤波器能够滤除多普勒杂波和敌我干扰等干扰信号,提高雷达探测和目标识别的准确性。

通过以上三个方面的介绍,我们可以基本了解二阶有源带通滤波电路的原理、设计和应用。

二阶有源带通滤波电路在电子技术领域中有着广泛的应用,可以有效地滤除杂波、噪声和干扰信号,保持所需信号的清晰度和稳定性。

二阶有源高通滤波器原理

二阶有源高通滤波器原理

二阶有源高通滤波器原理在电子电路中,滤波器是一种能够选择性地通过或者抑制特定频率信号的电路。

而有源高通滤波器则是一种常见的滤波器类型,用于将高频信号通过而抑制低频信号。

本文将介绍二阶有源高通滤波器的原理和工作方式。

1. 基本原理二阶有源高通滤波器通常由运算放大器、电容和电阻构成。

在这种滤波器中,运算放大器起到放大和相位移的作用,电容和电阻则构成滤波器的频率选择网络。

通过合适的设计,可以实现对特定频率以下信号的抑制,而对特定频率以上信号的通过。

2. 滤波器架构二阶有源高通滤波器的典型架构包括两个电容和两个电阻元件。

其中,电容和电阻的数值可以根据需要进行选择,以确定滤波器的截止频率和增益。

运算放大器的正负输入端分别连接这两个电容和两个电阻元件,输出端则连接到负反馈路径。

这样的架构可以实现对低频信号的衰减和对高频信号的放大。

3. 工作原理二阶有源高通滤波器的工作原理基于运算放大器的反馈机制。

当输入信号经过滤波器后,输出信号的幅度和相位将根据滤波器的频率响应而发生变化。

通过合理设置电容和电阻的数值,可以确定滤波器的截止频率和斜率,从而实现对特定频率信号的处理。

4. 频率响应二阶有源高通滤波器的频率响应通常呈现出一定的斜率,在截止频率处实现对低频信号的抑制。

随着频率的增加,滤波器对信号的放大倍率也会相应增加。

这种特性使得有源高通滤波器在许多应用中得到广泛应用,如音频处理、通信系统等方面。

5. 应用领域二阶有源高通滤波器在电子电路中有着广泛的应用。

比如在音频处理中,可以用于消除低频噪声或者实现声音效果;在通信系统中,可以用于滤除直流偏置或者实现信号调制。

由于其结构简单、性能稳定,因此在实际应用中得到了广泛的应用和认可。

综上所述,二阶有源高通滤波器作为一种常见的滤波器类型,在电子电路设计中扮演着重要的角色。

通过合理设计滤波器的参数,可以实现对特定频率信号的处理,满足不同应用场景的需求。

希望通过本文的介绍,读者能对二阶有源高通滤波器的原理和应用有更深入的理解。

3.5二阶高通滤波器ppt

3.5二阶高通滤波器ppt

图3.5.1 二阶压控电压源高通滤波器电路
图3.5.2 二阶压控电压源高通滤波器的幅频特性
图3.5.3 二阶压控电压源高通滤波器AC Analysis仿真分析结果
(3.5.1)

AO = AUF Rb =1+ Ra 1
ωn =
R1 R2C1C2
R1 R2C1C2 Q= C1 R1 + C2 R1 + R2C2 (1 − AUF )
则有
U O (S ) A( S ) = = U i ( s) S +
2
ωn
Q
AO S 2
2 S + ωn
(3.5.2)
式(3.5.2)为二阶高通滤波器传递函数的典型 表达式。其中ωn为特征角频率,而Q则称为等 效品质因数。
3.5.2二阶有源高通滤波器特性分析 二阶有源高通滤波器特性分析
一个二阶压控电压源高通滤波器电路如图 3.5.1所示。启动仿真,点击波特图仪,可以看 见二阶压控电压源高通滤波器的幅频特性如图 3.5.2所示。 利用AC Analysis(交流分析)可以分析二阶压 控电压源高通滤波器电路的频率特性如图3.5.3 所示。分析方法参考3.3.2 一阶有源低通滤波 器的AC Analysis(交流分析)分析步骤。
3.5二阶有源高通滤波器
3.5.1二阶有源高通滤波器特性 二阶有源高通滤波器特性
设图3.4.1中,Y1=SC1, Y2=R1, Y3=0,
Y4=SC2,Y5=R2,将它们代入式(3.4.5) A( S ) = O = U i (S ) AUF s 2 S [R1C1 + R1C2 + R2 C2 (1 − AUF )] 1 S2 + + R1 R2 C1C2 R1 R2C1C2

熟悉二阶有源滤波器的基本原理

熟悉二阶有源滤波器的基本原理

电路的测试和验证
01
设置不同的输入信号,观察输出信号的变化,验证滤波器的性 能。
02
使用频谱分析仪等工具,对滤波器的频率响应进行测试和验证。
比较理论计算和实际测试结果,分析误差原因,进一步优化滤
03
波器设计。
05 二阶有源滤波器的应用和 发展趋势
应用领域和实例
音频处理
二阶有源滤波器在音频处理领域中广泛应用,用于改善音质、消除噪音和调整音色。例如,在音频编辑和混音中,通 过使用二阶有源滤波器来调整低频和高频的平衡,以达到所需的音效。
展望
未来,随着新材料、新工艺和新技术 的不断涌现,二阶有源滤波器有望在 性能、稳定性和可靠性等方面得到进 一步优化和提高。同时,随着应用领 域的不断拓展和深化,二阶有源滤波 器将在更多领域发挥重要作用,为人 们的生活和工作带来更多便利和创新 。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
电感
选择适当感值的电感,以实现滤波 器的性能要求。
03
02
电容
选择适当容值的电容,以实现滤波 器的性能要求。
运算放大器
选择适当性能的运算放大器,以实 现滤波器的性能要求。
04
电路的搭建和调试
根据电路原理图,搭建二阶有源滤波器电路。
连接电源和输入输出端口,确保电路正常工作。
使用示波器和信号发生器等工具,对电路进行调试,调整元件参数,优化滤波器性 能。
对二阶有源滤波器的评价和展望
优点
不足
二阶有源滤波器具有较高的灵活性和 可调性,能够实现多种滤波功能,如 低通、高通、带通、带阻等。此外, 它还具有较小的体积和较低的成本, 适用于各种小型化和集成化的应用场 景。
然而,二阶有源滤波器也存在一些不 足之处,如稳定性问题、温度漂移现 象以及较大的功耗等。这些问题在一 定程度上限制了其在某些领域的应用 和发展。

OTA-C二阶有源滤波器设计

OTA-C二阶有源滤波器设计

3.1 Multisim元件库中OTA模块的创建3.1.1 Multisim简介Multisim 10是加拿大Interactive Image Technologies公司推出的Multisim版本,是该公司电子线路仿真软件EWB(Electronics Workbench,虚拟电子工作台)的升级版。

Multisim10用软件的方法虚拟电子与电工元器件,虚拟电子与电工仪器和仪表,实现“软件即元器件”和“软件即仪器”。

Multisim 10是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。

Multisim10的虚拟测试仪器仪表种类齐全,有一般实验用的通用仪器,如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源;还有一般实验室少有或没有的仪器,如波特图仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真仪、频谱分析仪和网络分析仪。

Multisim 10具有较为详细的电路分析功能,可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析、离散傅立叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析方法,以帮助设计人员分析电路的性能。

Multisim 10可以设计、测试和演示各种电子电路,包括电工电路、模拟电路、数字电路、射频电路、及部分微机接口电路等。

可以对被仿真的电路中的元器件设置各种故障,如开路、短路和不同程度的漏电等,从而观察不同故障情况下的电路工作状况。

在进行仿真的同时,软件还可以存储测试点的所有数据,列出被仿真电路的所有元器件清单,以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据等。

利用Multisim10可以实现计算机仿真设计与虚拟试验,与传统的电子电路设计与实验方法相比,具有如下特点:设计与实验可以同步进行,可以边设计边试验,修改调试方便;设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全,可以完成各种类型的电路设计与实验;可方便的对电路参数进行测试和分析;可直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图;实验中不消耗实际的元器件,实验所需元器件的种类和数量不受限制,实验成本低,实验速度快,效率高;设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用[28]。

二阶RC有源低通,高通,带阻滤波器的设计

二阶RC有源低通,高通,带阻滤波器的设计

电子技术课程设计报告(二阶RC有源滤波器的设计)目录第一章设计任务与要求 (3)1.1 设计任务 (3)1.2 设计要求 (3)第二章设计方案 (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 (4)第三章设计原理与电路 (6)3.1 单元电路的设计 (6)3.1.1 原理图设计 (6)3.1.2 滤波器的传输函数与性能参数 (8)3.2 元件参数的计算 (10)3.2.1 二阶低通滤波器 (10)3.2.2 二阶高通滤波器 (10)3.2.3 二阶带通滤波器 (10)3.2.4 二阶带阻滤波器 (11)3.2 元器件选择 (11)3.3 工作原理 (12)第四章电路的组装与调试 (12)4.1 MultiSim电路图 (13)4.2 MultiSim仿真分析 (15)第五章设计总结 (19)附录 (20)附录Ⅰ元件清单 (20)附录Ⅱ Protel原理图 (20)附录Ⅲ PCB图(正面) (21)附录Ⅳ PCB图(反面) (22)参考文献 (23)第一章 设计任务与要求1.1 设计任务1、学习RC 有源滤波器的设计方法;2、由滤波器设计指标计算电路元件参数;3、设计二阶RC 有源滤波器(低通、高通、带通、带阻);4、掌握有源滤波器的测试方法;5、测量有源滤波器的幅频特性。

1.2 设计要求1、分别设计二阶RC 低通、高通、带通、带阻滤波器电路,计算电路元件参数,拟定测试方案和步骤;2、在multisim 里仿真电路,测量并调整静态工作点;3、测量技术指标参数;4、测量有源滤波器的幅频特性;5、写出设计报告。

第二章 设计方案2.1 总方案设计2.1.1方案框图图2.1.1 RC 有源滤波总框图RC 网络反馈网络放大器2.1.2子框图的作用1 RC网络的作用在电路中RC网络起着滤波的作用,滤掉不需要的信号,这样在对波形的选取上起着至关重要的作用,通常主要由电阻和电容组成。

二阶有源高通滤波器

二阶有源高通滤波器

目录一、设计任务与要求1.1、设计任务1.2、设计及要求二、设计方案与比较2.1、设计方案2.2、设计方案比较三、电路原理与分析3.1、设计原理3.2、设计分析四、制作与调试4.1、课题制作4.2、调试4.3、调试结果4.4、实验数据表:五、参数计算及器件选择5.1、参数计算5.2、器件选择六、器件清单及所用设备七、实验总结八、参考文献一、设计任务与要求1.1、设计任务设计一个下限截止频率f L=100Hz的二阶有源高通滤波器。

1.2、设计要求初步掌握一般电子电路设计的方法,得到一些工程设计的初步训练,并为以后的专业课学习奠定良好的基础。

利用教材中有源滤波器的理论知识,并查阅必要的资料设计一个二阶有源高通滤波器。

此外,通过对电子技术的综合运用,使学到的理论知识相互融会贯通,在认识上产生一个飞跃。

二、设计方案与比较2.1、设计方案图(a)是一个二阶高通滤波器。

图中虚线部分是一个无源二阶高通滤波器电路,为了提高它的滤波性能和带负载的能力,将该无源网络接入由运放组成的放大电路,组成二阶有源RC高通滤波器。

高通滤波电路的传递函数为:2.2、设计方案比较1、压控电压源二阶高通滤波器图(b)所示,电路中既引入了负反馈,又引入了正反馈。

当信号频率趋于零食,反馈很弱;当信号频率趋于无穷大时,由于RC的电抗很大,因而Up(s)趋于零。

所以,只要正反馈引入的当,就既可能在f=f0时使电压放大倍数数值增大,又不会因负反馈过强而产生自激振荡。

同相输入端电位控制由集成运放和R1、R2组成的电压源,故称为压控电压滤波电路。

同时该电路具有减少、增益稳定、频率范围宽等优点。

电路中C、R构成反馈网络。

电路如图(b)所示,其传输函数为:图(b)压控电压源二阶高通滤波器图(c)无限增益多路负反馈二阶高通滤波器2、无限增益多路负反馈二阶高通滤波器电路图如图(c)所示,该电路的传输函数为:根据指导老师所提供的元件及滤波效果的不同可选用压控电压源二阶高通滤波器。

二阶高通有源滤波器讲解

二阶高通有源滤波器讲解

模拟电子技术课程设计报告书课题名称 二阶有源高阶滤波器的设计 姓 名谢祥丹学 号 1412501-08※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※2014级电子科学与技术专业 模拟电子技术课程设计院、系、部通信与电子工程学院专业电子科学与技术指导教师蒋冬初2016年1月14日二阶有源高通滤波器的设计1 设计目的(1)熟悉二阶有源滤波电路幅频特性和相频特性。

(2)学会二阶有源滤波电路的快速设计方法。

(3)掌握二阶有源滤波电路的调试及幅频特性和相频特性的测试方法。

2 设计思路(1)设计一个下限截止频率为21kHZ二阶有源高通滤波电路。

(2)选择合适的运算放大器以及合适的电容电阻,并使之构成完整的电路图。

(3)进行相关的调试工作。

3 设计过程二阶有源高通滤波器由直流稳压电源电路,二阶高通滤波器电路组成。

总设计图如图1所示:图1 总设计图3.1方案论证根据设计任务要求设计一个二阶高通滤波电路,频率高于25KHz的信号可以通过,而低于25kHz的信号衰减。

由输出量与输入量之比为传递函数:即 A(s)=A(vf)*S^2/(S^2+W(c)/Q*S+W(c)^2)式中 W(c)=1/RCQ=1/(3-A(vf))电路中既引用了正反馈,又引入了负反馈。

当信号频率趋于零时,反馈很弱;当信号趋于无穷大时,由于RC的电抗很大,因而Up(s)趋于零。

所以,只要正反馈引入得当,就既可能在f=f0时使电压放大倍数数值增大,又不会因为负反馈过强而产生自激振荡。

同相输入端电位控制由集成运放和R1,R2组成的电压源,故称为压控电压滤波电路。

同时该电路具有减少、增益稳定、频率范围宽的优点。

电路中C、R构成反馈网络3.2电路设计(1)设计原理二阶高通滤波器的特点是,只允许高于截止频率的信号通过。

二阶高通滤波器的理想物理模型如图2所示R1图2 二阶高通滤波器的理想电路图(2)设计分析二阶有源高通滤波电路图如图2所示,由图可见,它是有两节RC滤波电路和同相比例放大电路组成,其特点是输入阻抗高,输出阻抗低。

二阶有源滤波器电路在实践中的应用

二阶有源滤波器电路在实践中的应用

二阶有源滤波器电路在实践中的应用广西大学电气工程学院姓名:学号:摘要:随着电力电子技术的迅猛发展和成熟,电力系统中的大型功率电子装置日益增多,在提高工业自动化水平和效益的同时,由于是各种使用传统相控整流技术的大容量非线性负荷,在运行过程中所产生谐波的污染日益严重,对电力系统造成很大的浪费及其对计算机和数控设备有很大的危害。

防止这些谐波对我们国家有着很大的意义,在近代电信设备和各类控制系统中,滤波器应用极为广泛,滤波器的优劣直接决定产品的优劣,本文主要阐述有源滤波器的工作原理及其作用,发展前景。

关键词:非线性、谐波、滤波、前景Two order active filter circuit Application in practice Abstract:With the development of power electronic technology and the rapid development of mature, power system in large power electronic device is increasing, to enhance the level of industrial automation and efficiency at the same time, because of various using conventional phase control rectification technology of large capacity nonlinear load, in the operation process of the harmonic pollution of power system is increasingly serious, causing great waste and the computer and numerical control equipment have great harm. To prevent these harmonic of our country have great significance in modern telecommunications equipment, and all kinds of control system is applied widely, filter, filter determines the quality of the products, this paper mainly expounds the principle of the active power filter and its function, development prospect. Keywords: nonlinear, harmonic, filter, prospect滤波器是一种能使有用信号通过,滤除信号中的无用频率,即抑制无用信号的电子装置。

二阶高通有源滤波器

二阶高通有源滤波器

模拟电子技术课程设计报告书课题名称 二阶有源高阶滤波器的设计 姓 名谢祥丹学 号 1412501-08 院、系、部 通信与电子工程学院 专 业 电子科学与技术指导教师蒋冬初2016年1月14日※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※ ※※※※※※※※※2014级电子科学与技术专业模拟电子技术课程设计二阶有源高通滤波器的设计1 设计目的(1)熟悉二阶有源滤波电路幅频特性和相频特性。

(2)学会二阶有源滤波电路的快速设计方法。

(3)掌握二阶有源滤波电路的调试及幅频特性和相频特性的测试方法。

2 设计思路(1)设计一个下限截止频率为21kHZ二阶有源高通滤波电路。

(2)选择合适的运算放大器以及合适的电容电阻,并使之构成完整的电路图。

(3)进行相关的调试工作。

3 设计过程二阶有源高通滤波器由直流稳压电源电路,二阶高通滤波器电路组成。

总设计图如图1所示:图1 总设计图3.1方案论证根据设计任务要求设计一个二阶高通滤波电路,频率高于25KHz的信号可以通过,而低于25kHz的信号衰减。

由输出量与输入量之比为传递函数:即 A(s)=A(vf)*S^2/(S^2+W(c)/Q*S+W(c)^2)式中 W(c)=1/RCQ=1/(3-A(vf))电路中既引用了正反馈,又引入了负反馈。

当信号频率趋于零时,反馈很弱;当信号趋于无穷大时,由于RC的电抗很大,因而Up(s)趋于零。

所以,只要正反馈引入得当,就既可能在f=f0时使电压放大倍数数值增大,又不会因为负反馈过强而产生自激振荡。

同相输入端电位控制由集成运放和R1,R2组成的电压源,故称为压控电压滤波电路。

同时该电路具有减少、增益稳定、频率范围宽的优点。

电路中C、R构成反馈网络3.2电路设计(1)设计原理二阶高通滤波器的特点是,只允许高于截止频率的信号通过。

二阶高通滤波器的理想物理模型如图2所示R1图2 二阶高通滤波器的理想电路图(2)设计分析二阶有源高通滤波电路图如图2所示,由图可见,它是有两节RC滤波电路和同相比例放大电路组成,其特点是输入阻抗高,输出阻抗低。

二阶有源滤波器全参数计算

二阶有源滤波器全参数计算

二阶有源滤波器设计一.滤波器类型按照在附近的频率特性,可将滤波器分为以下三种:1.巴特沃兹响应优点:巴特沃兹滤波器提供了最大的通带幅度响应平坦度,具有良好的综合性能,其脉冲响应优于切比雪夫,衰减速度优于贝塞尔。

缺点:阶跃响应存在一定的过冲和振荡。

2.切比雪夫响应优点:与巴特沃兹相比,切比雪夫滤波器具有更良好的通带外衰减。

缺点:通带内纹波令人不满,阶跃响应的振铃较严重。

3.贝塞尔响应优点:贝塞尔滤波器具有最优的阶跃响应——非常小的过冲及振铃。

缺点:与巴特沃兹相比,贝塞尔滤波器的通带外衰减较为缓慢。

(注意:巴特沃兹及贝塞尔响应的3dB衰减位于截止频率处。

而切比雪夫响应的截止频率定义为响应下降至低于纹波带的频点频率。

对于偶数阶滤波器而言,所有纹波均高于0dB的直流响应,因此截止频点位于0dB衰减处;而对于奇数阶滤波器而言,所有纹波均低于0dB的直流响应,因此截止频点定义为低于纹波带最大衰减点。

)二.最常用的有源极点对电路拓扑1.MFB拓扑也称为无限增益拓扑或Rauch拓扑;适用于高Q值高增益电路;其对元件值的改变敏感度较低。

2.Sallen-Key拓扑下列情况时,使用效果更佳:对增益精度要求较高;采用了单位增益滤波器;极点对Q值较低(如:Q<3);(特例:某些高Q值高频率滤波器若采用MFB拓扑,则C1值须很小以得到合适的电阻值。

而由于寄生电容干扰使得低容值将导致极大干扰)。

(注意:MFB拓扑不能用于电流反馈型运放,而S-K拓扑电压、电流反馈型运放均可;差分放大器只能采用MFB拓扑;S-K拓扑的运放输出阻抗随频率增加而增加,故通带外衰减能力受限,而MFB拓扑则无此问题。

)三.滤波器设计步骤1.根据应用场合确定滤波器响应类型和电路拓扑;2.确定截止频率、阶数、Q值等参数,通过滤波器设计软件得到电路及相应R、C参数;3.通过仿真实现并检验上步得到的电路能否满足设计参数要求,并进行相应优化修改;(优化方法:等比例缩放法。

二阶高通有源滤波器介绍

二阶高通有源滤波器介绍

二阶高通有源滤波器介绍二阶高通有源滤波器由一个放大器、两个电容和两个电阻组成。

该滤波器将输入信号分成两部分,一部分通过负反馈路径反馈到输入端,另一部分则通过电容直接连接到输出端。

两个电容和电阻的组合形成滤波器的频率特性,可以实现对不同频率信号的滤波和放大。

二阶高通有源滤波器的频率响应曲线呈现出两个特点。

首先,它具有一个截止频率,该频率以上的信号被放大通过,而该频率以下的信号被阻断。

其次,滤波器在截止频率附近有一个衰减斜率,即在截止频率附近的信号会受到不同程度的削弱。

这使得二阶高通有源滤波器在滤除低频噪声的同时,保留并放大高频信号。

二阶高通有源滤波器的性能取决于滤波器参数的选择。

电容和电阻值的不同组合可以得到不同的截止频率和衰减斜率。

截止频率与电容和电阻值的乘积成反比,因此,较大的电容或电阻值将导致较低的截止频率。

衰减斜率取决于两个电容和电阻的比值。

因此,通过调整这些参数,可以根据需求来设计和调整滤波器的性能。

二阶高通有源滤波器具有很多应用。

首先,它广泛用于音频信号处理,使其在扬声器和音响系统中的播放更加清晰和清晰。

其次,它用于无线通信中,滤除低频噪声,提高通信质量。

此外,二阶高通有源滤波器也用于仪器测量和音乐制作中,以及工业控制系统中的滤波。

二阶高通有源滤波器在设计和应用中需要考虑一些因素。

首先,放大器的选择和参数设置是关键。

正确选择放大器可以确保滤波器的增益和频率响应符合要求,并避免失真和不稳定。

其次,滤波器的稳定性和干扰抑制能力是关键。

对于高频信号放大器,电源噪声和干扰可能会导致滤波器输出中的杂散噪声,因此需要采取适当的抑制措施。

总之,二阶高通有源滤波器是一种常用的电子滤波器,适用于滤除低频信号并放大高频信号。

它的频率响应特点使其具有广泛的应用领域,包括音频处理、无线通信、仪器测量和音乐制作。

在设计和应用中,需要注意放大器选择和参数设置,以及滤波器的稳定性和干扰抑制能力。

通过合理调整滤波器参数,可以实现滤波器性能的定制化。

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2013级《模拟电子技术》课程设计说明书二阶有源高通滤波器院、部:电气与信息工程学院学生姓名:方拓指导教师:张松华职称副教授专业:电气工程及其自动化班级:电气本1301班完成时间: 2015年6月20日《模拟电子技术》课程设计任务书学院:电气与信息工程学院适应专业:自动化、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程《模拟电子技术》课程设计任务书学院:电气与信息工程学院适应专业:自动化、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程摘要滤波电路是一种能使有用频率通过,同时抑制无用成分的电路,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。

有源滤波器不用电感,体积小,重量轻,有一定的放大能力和带负载能力。

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。

有源滤波器有低通、高通、带通和阻带等电路,从滤波器的阶数可分为一阶和高阶,阶数越高,幅频特性越陡峭。

本设计为有源二阶高通滤波器。

本设计采用一般意义上的设计方案,即通过无源二阶高通滤波电路接入运放组成的放大电路,组成二阶有源RC高通滤波器,先根据设计方案计算出所需各元件参数,通过Multisim 10仿真得到具体的电路图,在由制图软件(Altium Designer summer 09)得到原理图,由原理图导入到PCB图中,得到我们所用的电路板。

其中包括了电子元件的新建和封装、打印、转印等步骤。

最后,焊接时应注意线是否导通、是否短路和有无虚焊等。

最终完成安装,进行调试。

调试结果表明电路仅能够实现信号的高通滤波。

关键词:二阶;有源;高通;滤波器目录1绪论 (18)1.1设计课题意义及背景 (18)1.2设计课题任务及要求 (18)1.3设计内容 (18)2设计原理及方案比较 (1)2.1设计原理 (1)2.2方案比较 (1)2.3设计方案 (3)2.4直流电压源的设计 (4)2.4.1设计要求 (4)2.4.2直流稳压电源工作原理 (4)3设计课题的参数选择 (5)3.1有源二阶高通滤波器 (5)3.1.1无源二阶RC高通滤波电路部分 (5)3.1.2运放部分 (5)3.2.1电源变压器 (6)3.2.2整流桥 (6)3.2.3滤波部分 (6)4仿真分析 (8)4.1仿真电路图 (8)4.2仿真数据及分析 (8)5制作与调试 (11)5.1安装与调试 (11)5.2调试 (11)5.3调试结果 (12)5.3.1直流电源调试结果 (12)5.3.2二阶有源高通滤波电路调试结果 (12)5.4 数据分析 (13)5.5 故障排查 (13)心得体会 (13)参考文献 (14)致谢 (15)附录 (16)附录A 电路原理图 (16)附录B 电路PCB图 (17)附录C 电路实物图 (17)附录C 元件清单 (18)1绪论1.1设计课题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。

电子技术是电气类专业的一门重要的技术基础课,课程的显著特点之一是它的实践性。

想要很好的掌握电子技术,除了掌握基本理论之外还要将其运用到实践中去,课程设计就是电子技术教学中的重要环节。

滤波器是信号处理的重要单元,在现代电子技术中得到了广泛的应用。

按处理信号的不同,滤波器可分为模拟滤波器和数字滤波器,模拟滤波器按构成元件的不同又可分为有源滤波器和无源滤波器。

有源滤波器是指网络由电阻、电容及有源器件(三极管、运算放大器等,通常是运算放大器) 构成。

因为不用电感元件,所以免除了电感所固有的非线性特性、磁场屏蔽、损耗、体积和重量过大等缺点。

有源滤波器有许多独特的优点,如设计标准化、模块化、易于制造等。

由于运算放大器的增益和输入电阻高、输出电阻低,所以能提供一定的信号增益和缓冲作用,并可用简单的级联得到高阶滤波器,且调谐也很方便。

有源滤波电路的用途很广,主要用于小信号处理,可作为抑制干扰、噪声、衰减无用频率信号而突出有用频率信号达到提高噪声比或选频的目的。

在实际应用中,综合考虑电路滤波特性和信号增益,一般选用有源滤波器,因此,研究其设计有很大的实际意义。

1.2设计课题任务及要求设计一种二阶RC有源高通滤波器电路,电路截止频率100HZ,通带内增益2~3倍,幅频特性、相频特性曲线尽可能接近理想化。

1.3设计内容(1)电路设计方案比较;(2)电路参数分析计算和选择;(3)单元电路设计并进行分析;(4)实物制作;(5)系统调试(使用的仪器、测试数据表);(6)撰写设计报告。

2设计原理及方案比较2.1设计原理二阶高通滤波器的特点是,只允许高于截止频率的信号通过。

图1 二阶有源滤波器设计原理2.2方案比较(1)压控电压源二阶高通滤波器图2所示,电路中既引入了负反馈,又引入了正反馈。

当信号频率趋于零时,反馈很弱;当信号频率趋于无穷大时,由于c R 的电抗很大,因而Up (s )趋于零。

所以,只要正反馈引入得当,就既可能在0f f 时使电压放大倍数数值增大,又不会因负反馈过强而产生自激振荡。

同相输入端电位控制由集成运放和R1、R2组成的电压源,故称为压控电压滤波电路。

同时该电路具有减少、增益稳定、频率范围宽等优点。

电路中C 、R 构成反馈网络。

压控电压源二阶高通滤波器电路如图2所示,其传输函数为公式(1)所示。

图2 压控电压源二阶高通滤波器传输函数:22)()3(1s s sRC sRC A RC A A Vf Vf +-+=)()((1) 通带增益:1f vf /1R R A += (2) 截止频率: RC π21f p =(3) 品质因数: fAv Q -=31(4) (2)无限增益多路负反馈二阶高通滤波器无限增益多路负反馈二阶高通滤波器电路图如图3所示。

图3 无限增益多路负反馈二阶高通滤波器该电路的传输函数为:3221232132232212)(1s C C R R s C C C C C R s C C R R s A A vf ++++=)( (5)通带增益: 21vf C C A -= (6) 截止频率: 3221p 21f C C R R π=(7) 品质因数: Q=)(2321321R C C R C C C ++ (8) 通过上述比较上述两种方案,压控电压源二阶高通滤波器具有元件参数易于确定,电路易于实现的优点,因此本设计选用压控电压源二阶高通滤波器。

2.3设计方案图4是一个二阶高通滤波器。

图中虚线部分是一个无源二阶高通滤波器电路,为了提高它的滤波性能和带负载的能力,将该无源网络接入由运放组成的放大电路,组成二阶有源RC 高通滤波器。

图4 二阶高通滤波器其传递函数为(9)所示:2c c 220s /s s s ωω++=)()(Q A A (9)2.4直流电压源的设计2.4.1设计要求设计一个直流稳压电源,当输入为有效值220V 的交流电压时,能产生±12V 、±9V 、±5V 三组直流电压输出。

2.4.2直流稳压电源工作原理直流稳压电源是一种将220V 工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置,它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成,如图5所示。

图5 直流稳压电源工作原理.其中:(1)电源变压器:是降压变压器,它将电网220V 交流电压变换成符合需要的交流电压,并送给整流电路,变压器的变比由变压器的副边电压确定。

(2)整流电路:利用单向导电元件,把50Hz 的正弦交流电变换成脉动的直流电。

(3)滤波电路:可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除,从而得到比较平滑的直流电压。

(4)稳压电路:稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定,不随交流电网电压和负载的变化而变化。

3设计课题的参数选择3.1有源二阶高通滤波器3.1.1无源二阶RC 高通滤波电路部分无源二阶RC 高通滤波电路部分如图6虚线部分所示。

图6 有源二阶滤波电路因为设计要求滤波器截止频率p f =100Hz ,由截止频率公式:RC π2/1f p =可知1002/1=RC π。

电容C 宜在微法数量级左右,这里选择C=1μF ,所以R=1.59k Ω,实际电阻选择1.6k Ω的电位器。

3.1.2运放部分运放部分如图7所示, 其通道增益1f vf /1R R A += 因为要求通带内增益2~3倍,这里选择增益为vf A =2.5,取R1=2k Ω Rf=3k Ω,满足5.22/31vf =+=A 。

图7 运放部分运放选择741通用运放其管角图如图8所示,1和5为偏置(调零端),2为正向输入端,3为反向输入端,4接地,6为输出,7接电源,8空脚。

图8 741运放管脚图3.2直流稳压电源3.2.1电源变压器据三端固定式集成稳压器的特点,一般要求最小的输入电压、输出电压为V V 3~2,所以可取的输出电压为15V 的变压器。

3.2.2整流桥稳压源设计要求最大输出电流为I 0max =500mA ,整流二极管的参数应满足最大整流电流I >1.5I 0max =0.75A ,最大反向电压应大于变压器副边输出电压22U 。

3.2.3滤波部分滤波电容满足:()25~3T C R L ≥ (10)由式(10)可得滤波电容可等于式(11)RT C 25=(11)式中R L 为C 右边的等效电阻,应取最小值,T 为电流电源的周期。

R L 最小值可由公式(12)算出。

max02min 2I U R L =(12)将T=20ms,I max =500mA 代入式(11),可得Ω=33min L R 。

将Ω=33min L R ,T=20ms 再代入(12)式,得出C=1515μF。

可见,C 容量较大,应选电解电容,实际容量选4700μF,其耐压值为35V 。

3.2.4稳压部分稳压部分采用集成稳压器L7812、L7912、 L7809、L7909、L7805、L7905,其最大输入电压35V ,最大输出电流1.5 A ,最大耗散功率D P =20 W ,参数都符合要求。

4仿真分析4.1仿真电路图电路图仿真如图9所示其中nf 10021==C C ,Ω== 1.6k R2R ,Ω=3k Rf ,Ω=2k R1。

图9 仿真电路图4.2仿真数据及分析波特仪显示结果如图10所示,其通带增益为7.79dB ,与设计的Avf=2.5(7.960)非常接近。

图10 波特仪显示结果截止频率如图11所示,由图10与图11可见经仿真分析可得在衰减-3dB 时得出的下限截止频率为102.315Hz ,与当初设计的100Hz 十分接近。

图11 波特仪所示截止频率当输入信号为50Hz 5v 时示波器显示如图12所示,其幅值下降,其增益59.0A vf ,说明电路有滤波作用。

图12 当输入信号为50Hz 5v时示波器显示A=2.5,当输入信号为200Hz 5v时示波器显示如图13所示,其幅度增益约vf说明信号能通过电路,符合设计要求。

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