二阶有源滤波器设计实验报告
有源滤波器实验报告
有源滤波器实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过对有源滤波器的实验研究，掌握有源滤波器的基本原理、特性和设计方法，加深对电子电路理论的理解，提高实验操作能力。
二、实验仪器和设备。
1. 信号发生器。
2. 示波器。
3. 直流稳压电源。
4. 电阻、电容、运算放大器等元器件。
5. 电路实验箱。
三、实验原理。
有源滤波器是利用运算放大器的高输入阻抗和低输出阻抗的特性，结合电容和电阻等元件构成的一种滤波器。
根据不同的电路连接方式和元器件参数，可以实现对不同频率信号的滤波作用。
四、实验内容。
1. 搭建低通有源滤波器电路。
2. 搭建高通有源滤波器电路。
3. 测量并记录滤波器的幅频特性曲线。
4. 测量并记录滤波器的相频特性曲线。
五、实验步骤。
1. 按照电路图搭建低通有源滤波器电路，并接通电源。
2. 调节信号发生器输出正弦波信号，接入滤波器输入端，通过示波器观察输出波形，记录频率和幅值。
3. 依次改变输入信号频率，记录输出波形的变化，绘制幅频特性曲线。
4. 根据测量数据计算并绘制滤波器的相频特性曲线。
5. 重复以上步骤，搭建高通有源滤波器电路，进行相同的测量和记录。
六、实验数据记录与处理。
1. 低通有源滤波器幅频特性曲线数据：频率（Hz）幅值（V）。
100 2.5。
500 2.3。
1000 2.0。
5000 1.5。
10000 1.2。
... ...2. 低通有源滤波器相频特性曲线数据：频率（Hz）相位（°）。
100 0。
500 -45。
1000 -90。
5000 -180。
10000 -270。
... ...3. 高通有源滤波器幅频特性曲线数据：频率（Hz）幅值（V）。
100 0.5。
500 0.8。
1000 1.2。
5000 2.0。
10000 2.5。
... ...4. 高通有源滤波器相频特性曲线数据：频率（Hz）相位（°）。
100 180。
500 135。
1000 90。
5000 0。
10000 -90。
二阶有源带阻滤波器课程设计报告
电子技术课程设计报告题目：二阶有源带阻滤波器学生姓名：刘笑学生学号： 1314020120 年级： 2013级专业：电子信息工程班级：（1）班指导教师：沈晓波电子工程学院制2015年5月目录引言 (1)一、课程设计目的： (1)1.1 迎合现代电子技术发展的需要 (1)1.2 培养理论与实践相结合的能力 (1)二、设计方案及基本知识： (2)2.1 设计任务 (2)2.2 技术指标 (2)2.3 电路工作原理 (2)2.4 方案选择 (3)2.5 电路设计、参数计算及元器件选择 (3)2.5.1 基本低通、高通滤波电路 (3)图2 (3)2.5.2 高通滤波器： (3)2.6 参数计算 (4)2.7 元器件选择 (4)2.8 主要仪器名称及型号 (4)三、课程设计原理： (5)3.1 滤波器基本介绍： (5)3.2 数字滤波器的原理： (5)3.3 设计原理： (5)四、课程设计内容与仿真： (7)4.1 实验步骤： (7)4.2 模拟电路图： (8)五、课程设计总结及体会： (9)5.1 课程设计总结： (9)5.2 课程设计的体会： (10)参考文献 (10)二阶有源带阻滤波器学生：刘笑指导教师：沈晓波电子工程学院电子信息工程专业引言有源带阻滤波器是采用通用运放OP07CD及其外围电阻电容网络实现的，通过电容电阻的谐振作用来实现带阻作用，通过运放OP07CD实现放大信号的作用。
通过改变电阻电容值可调节阻带中心频率和带宽。
在使用Multimism仿真时结果较理想，在实际电路中由于电阻、电容本身数值的误差以及接触不良问题，实际结果误差较大，但符合实验要求。
一、课程设计目的：1.1 迎合现代电子技术发展的需要随着微电子技术的迅速发展,通用数字信号处理芯片的性能不断提高,数字信号处理得到越来越广泛的应用,而数字滤波器是数字信号处理的一个重要应用方面,在通信系统、数字仪器仪表、语音、图像处理等方面都是必不可少的部分,所以数字滤波器的设计显得尤为重要。
有源滤波器实验报告
有源滤波器实验报告1. 引言有源滤波器是一种结合了被动元件和有源放大器的滤波器，能够实现对电路信号进行滤波和放大。
本实验旨在通过实际搭建有源滤波器电路并进行实验测量，以验证其性能和功能。
2. 实验目的本实验的主要目的如下：1.理解有源滤波器的基本原理和工作方式；2.掌握有源滤波器的搭建方法和测量技巧；3.分析和评估实验结果，对有源滤波器性能进行验证；3. 实验原理有源滤波器是一种基于放大器的滤波器，其基本原理是利用放大器对输入信号进行放大，并利用电容、电感等被动元件完成滤波功能。
根据放大器的类型和反馈方式的不同，有源滤波器可以分为多种类型，如比例型、积分型、微分型等。
在本实验中，我们将搭建一个基于运算放大器的积分型有源滤波器。
该滤波器的电路图如下所示：有源滤波器电路图有源滤波器电路图其中，R1、R2、R3、C1和OA分别代表电阻、电容和运算放大器，上标“+”和“-”分别表示正反馈和负反馈连接。
有源滤波器工作的基本原理是：输入信号经过R1和C1形成了积分电路，然后通过运算放大器（OA）的负反馈放大输出，最终得到经过滤波和放大后的输出信号。
4. 实验步骤根据上述电路图，我们可以按照以下步骤进行有源滤波器的实验：1.按照电路图搭建实验电路，并确保连接正确可靠。
2.使用函数发生器产生一个正弦波信号作为输入信号，并连接到电路的输入端。
输入信号频率：10kHz幅度：1Vpp3.使用示波器测量电路的输入输出电压，并记录测量结果。
示波器通道1连接到输入信号的输入端示波器通道2连接到电路的输出端4.分别改变输入信号的频率，并记录相应的输入输出电压值，形成频率响应曲线。
频率范围：100Hz ~ 10kHz步进：100Hz5.根据实验结果，分析并讨论有源滤波器的频率响应特性、增益和相位差等指标。
5. 实验结果与分析根据实验步骤中记录的输入输出电压值，我们可以绘制出有源滤波器的频率响应曲线。
下图展示了在不同频率下的输入输出电压值：根据实验结果可以发现，有源滤波器在低频时，对信号的放大倍数较小，随着频率的增加，放大倍数逐渐增大；在高频时，放大倍数趋于稳定。
实验十一 有源滤波器2
实验十一有源滤波器2学院：信息科学与技术学院专业：电子信息工程姓名：刘晓旭学号：2011117147一．实验目的1.掌握有源滤波器的构成及其特性2.学习有源滤波器幅频特性的测量方法二．实验仪器数字示波器，信号发生器，交流毫伏表，直流电源三．实验内容1.设计一个二阶压控电压源低通滤波器。
截止频率为2KHz,电压增益为2.解：已知截止频率为2KHz,所以f原理图中电阻R 3=R 4=7.9577K Ω≈8K Ω;又通带增益为A=2，电路采取的是同相输入，则A=1+R 2/R 1=2，故R1=R2，为使集成运放两个输 入端对地的电阻平衡应使R1//R2=2R=16k Ω，则R1=R2=32 k Ω，根据元 件库可选R1=R2=32k Ω。
电路中使用741运放，并用正负12V 直流电源 供电。
交流电压源发出幅值为1V 的正弦波，两个8k Ω的电阻R1、R2及两个10nF 的电容C 1、C 2构成低通环节。
R 3、R 4构成放大环节，即构成二阶压控低通滤器。
仿真图如下图所示：利用Multisim11对上述设计电路图进行仿真分析,(1)根据示波器波形及读数得出放大倍数A 如下图：由上图可得，此二阶压控型低通滤波器通带放大倍数为2.0，符合幅度增益要求。
（2).选择参考点为运放输出端，使用交流分析仿真，选择输入信号的频率扫描范围为：1Hz~200MHz，其频率响应曲线仿真结果如下图：由上图可得,将光标置于放大倍数为1.414（实际上在1.4956）处，对应的截止频率是2.0396KHz，很接近设计要求指标2KHz，误差较小，可以符合设计电路符合要求。
2.设计一个二阶无限增益多路反馈高通滤波器。
截止频率为100Hz，增益为5.解：电路原理图如下图所示：该电路的传输函数为:2c220)(A Cu u Qs s A s ωω++=归一化传输函数为：其中： ss cL ω=,通带增益： 31C C A uo -= 截止频率： 232121C C R R fc π=品质因数：2321)321(R C C R C C C Q ++=因为增益为5，所以31C C A uo -==5，故令C 1=50nF,则C 3=10nF 因为截止频率为100Hz ，所以232121C C R R fc π==100Hz ，令R 1=10K,C 2=10nF 可以求得，R 2=140k 电路仿真原理图如下所示：(1)根据示波器波形及读数得出放大倍数A如下图：由上图可得，此二阶压控型低通滤波器通带放大倍数为5.0，符合幅度增益要求。
有源滤波实验报告【范本模板】
姓名： 学号：2009118125 班级：电工二班实验十一 有源滤波器实验目的1. 掌握有缘滤波器的构成及其特性2. 学习有缘滤波器的幅频特性的测量方法 实验仪器数字示波器 信号发生器 交流毫伏表 直流电源 预习要求1. 复习有缘滤波器的概念、工作原理。
2. 分析计算图5-11-1、图5-11-2电路的截止频率，图5—11—3电路 的中心频率。
3. 画出三个电路的幅频特性曲线 实验原理有源滤波器又称作有源选频电路，通常用继承运放和电阻,电容网络构成。
它的作用是让指定频段信号通过,而将其余频段信号加以抑制或大幅度衰减.分低通、高通、带通、带阻等电路。
1. 低通滤波电路低通滤波器是指通过低频而抑制高频信号的滤波器，如图5—11-1所示为二阶低通滤波器。
传输函数:20011()fA jQ ωωωω-+ 1(1)f f R A R =+1()3fQ A =- 01RC ω=根据上式可知，当Q 取不同值时，可使电路的频率特性具有不同的特点。
一般Q 取0.7。
2. 高通滤波器高通滤波器的功能是使频率高于某一数值（如fo ）的信号通过，而低于fo 的信号不能通过。
图5—11—2电路为二阶高通滤波器。
其频率特性为:200()11()f A H j jQ ωωωωω=-- 11f f R A R =+13fQ A =- 01RC ω=3. 带通滤波器带通滤波器可由低通滤波器和高通滤波器构成，也可以直接由集成运放外加RC 网络构成，不同的构成方法，其滤波特性也不同.带通滤波器的功能是指定频段内的信号通过而衰减其它频段的信号。
4．带阻滤波器带阻滤波器又称陷波器，它衰减指定频段的信号，而让其它频段的信号通过。
带阻滤波器可由低通电路和高通电路构成，也可由集成运放外加RC 网络构成.常用的带阻滤波器是由双T 网络构成的，如图5-11-3所示。
其幅频特性为:221()11H jfjQ f fω=++fQB=阻带宽度2B f=实验内容1.低通滤波器连接图5—11-1实验电路，接通电源，将信号发生器的输出接入实验电路的输入，并使其输出为1V的正弦信号，改变输入的信号的频率，用交流毫伏表测出输出电压值uo，并记录有自拟的表格中，从而测试出电路的幅频特性。
有源模拟滤波器实验报告
实验报告工程大学教务处制一、实验目的1.掌握滤波器的滤波性能特点。
2.掌握常规模拟滤波器的设计、实现、调试、测试方法。
3.掌握滤波器主要参数的调试方法。
4.了解电路软件的仿真方法。
二、实验原理有源滤波器的设计，就是根据所给定的指标要求，确定滤波器的结束n，选择具体的电路形式，算出电路中各元件的具体数值，安装电路和调试，使设计的滤波器满足指标要求，具体步骤如下：1.根据阻带衰减速率要求，确定滤波器的阶数n。
2.选择具体的电路形式。
3.根据电路的传递函数和归一化滤波器传递函数的分母多项式，建立起系数的方程组。
4.解方程组求出电路中元件的具体数值。
5.安装电路并进行调试，使电路的性能满足指标要求。
根据滤波器所能通过信号的频率围或阻带信号频率围的不同，滤波器可分为低通、高通、带通与带阻等四种滤波器。
a)有源二阶低通滤波器（LPF）图1 压控电压源二阶低通滤波器b)有源二阶高通滤波器（HPF）图2 压控电压源二阶高通滤波器c)有源带通滤波器（BPF）图3 压控电压源二阶带通滤波器d)带阻滤波器（NF）图4 压控电压源双T 二阶有源带阻滤波器三、实验仪器1.示波器2.信号源3.万用表4.直流稳压电源四、实验容1.二阶低通滤波器①参照图4 电路安装二阶低通滤波器。
元件值取：R1 = R2 = R = 1.6kΩ，R3 = 17kΩ，R4 =10k Ω，C1 = C2 = C =0.1μF，计算截止频率fc、通带电压放大倍数Auo 和Q 的值。
②利用MULTISIM 电路仿真软件对上述电路进行仿真，给出幅频特性曲线的仿真结果。
③取Ui = 2V，由低到高改变输入信号的频率（注意：保持Ui = 2V 不变），用万用表测量滤波器的输出电压和截止频率fc，根据测量值，画出幅频特性曲线，并将测量结果与理论值相比较。
2.二阶高通滤波器①参照图6 电路安装二阶高通滤波器。
元件值取：R1 = R2 = R = 1.6kΩ，R3 = 1.7kΩ，R4 = 10kΩ，C1 = C2= C = 0.1μF，Q = 0.707，计算截止频率fc 和通带电压放大倍数Auo 的值。
有源滤波器实验报告
有源滤波器实验报告有源滤波器实验报告引言：在电子电路实验中，滤波器是一种常见的电路元件，用于对信号进行滤波处理。
滤波器可以将某个频率范围内的信号通过，而将其他频率范围内的信号削弱或者抑制。
本实验旨在研究有源滤波器的工作原理和特性，并通过实验验证其有效性。
实验目的：1. 理解有源滤波器的基本原理；2. 掌握有源滤波器的设计和调试方法；3. 通过实验验证有源滤波器的性能。
实验原理：有源滤波器是由一个放大器和一个被动滤波器组成的。
被动滤波器是由电阻、电容和电感等被动元件组成的，其频率响应特性由被动元件的参数决定。
而有源滤波器通过加入一个放大器，可以增加滤波器的增益和频率选择性。
实验步骤：1. 搭建有源低通滤波器电路。
根据实验要求，选择合适的被动滤波器参数和放大器类型，搭建电路。
2. 进行电路调试。
通过信号发生器输入不同频率的正弦波信号，观察输出波形，并调整电路参数，使得输出波形满足实验要求。
3. 测量电路参数。
使用示波器测量电路的输入输出电压，并记录下来。
4. 更换被动滤波器参数，重复步骤2和3，以验证不同参数对滤波器性能的影响。
5. 分析实验数据。
根据测量结果，绘制电路的频率响应曲线，并分析滤波器的特性。
实验结果：通过实验，我们成功搭建了有源低通滤波器电路，并进行了调试和测量。
实验数据显示，该滤波器在截止频率以下的频率范围内，可以将输入信号通过，并且增益较高；而在截止频率以上的频率范围内，输出信号的幅值逐渐下降，达到了滤波的效果。
进一步分析实验数据，我们发现滤波器的截止频率与被动滤波器的参数有关。
当电容或电感的数值增大时，截止频率也会相应增大，滤波器的频率选择性变弱。
而当电阻的数值增大时，滤波器的增益减小，输出信号的幅值也会减小。
讨论与总结：有源滤波器是一种常见的电子电路元件，广泛应用于各种电子设备中。
本实验通过搭建和调试有源滤波器电路，验证了其滤波效果和特性。
在实验过程中，我们发现滤波器的性能受到被动滤波器参数的影响。
有源滤波器的设计实验报告
有源滤波器的设计实验报告引言滤波器是电子工程中常用的电路元件，用于削弱或增强信号中的某些频率成分。
有源滤波器是一种由放大器和无源滤波器组成的电路，具有较好的增益和频率选择性能。
本实验旨在设计一个有源滤波器，以满足特定的频率响应要求。
设计目标本实验的设计目标是实现一个低通滤波器，其截止频率为f0，并具有一定的增益。
为了实现这一目标，需要选择合适的滤波器类型和电路参数。
设计步骤以下是设计有源滤波器的步骤：步骤一：选择滤波器类型根据设计要求，本实验选择了巴特沃斯滤波器作为设计基础。
巴特沃斯滤波器是一种常用的滤波器，具有平坦的通频带和陡峭的衰减特性。
步骤二：确定截止频率根据设计要求，截止频率f0已知。
在巴特沃斯滤波器中，截止频率与极点有关。
通过选择合适的极点位置，可以实现所需的截止频率。
步骤三：选择放大器类型有源滤波器需要一个放大器来提供增益。
常见的放大器类型有运算放大器和差动放大器。
本实验选择了运算放大器作为放大器类型，因为它具有简单的电路结构和较好的性能。
步骤四：计算电路参数根据所选的滤波器类型和放大器类型，可以计算出所需的电路参数。
包括放大器增益、电阻和电容值等。
步骤五：电路实现根据计算结果，可以开始设计电路。
根据电路参数计算电阻和电容值，并连接电路元件。
在连接电路之前，需要对电路进行仿真和检验。
步骤六：测量和调试完成电路连接后，需要进行测量和调试。
使用信号发生器输入测试信号，并使用示波器观察输出信号。
根据观察结果，调整电路参数和放大器增益，直到达到设计要求。
实验结果经过以上步骤的设计和调试，我们成功实现了一个具有截止频率为f0的低通滤波器。
实验结果显示，该滤波器在通频带范围内具有平坦的频率响应，并且在截止频率附近具有陡峭的衰减特性。
结论本实验通过使用巴特沃斯滤波器和运算放大器的组合，成功设计了一个满足特定频率响应要求的有源滤波器。
实验结果证明了设计的可行性和有效性。
有源滤波器在电子工程中具有广泛的应用，可以用于信号处理、音频放大和仪器测量等领域。
有源滤波器 实验报告
有源滤波器实验报告有源滤波器实验报告引言：有源滤波器是一种电子电路，可以通过放大器的反馈作用来实现信号的滤波功能。
在本次实验中，我们将学习和探索有源滤波器的原理和性能，并通过实验验证其滤波效果。
实验目的：1. 了解有源滤波器的基本原理和分类；2. 掌握有源低通滤波器和有源高通滤波器的设计和实现方法；3. 通过实验验证有源滤波器的性能和滤波效果。
实验仪器和材料：1. 函数发生器2. 示波器3. 电阻、电容、放大器等元器件4. 电路连接线实验步骤：1. 准备工作：根据实验要求，选择合适的电阻、电容和放大器等元器件，并连接电路；2. 实验一：有源低通滤波器a. 将函数发生器输出的正弦信号接入有源低通滤波器的输入端；b. 调节函数发生器的频率和幅度，观察滤波器输出端的波形，并记录实验数据；c. 根据实验数据，分析滤波器的截止频率和幅频特性；d. 调节电阻和电容的数值，观察滤波器的变化情况，并记录实验数据。
3. 实验二：有源高通滤波器a. 将函数发生器输出的正弦信号接入有源高通滤波器的输入端；b. 调节函数发生器的频率和幅度，观察滤波器输出端的波形，并记录实验数据；c. 根据实验数据，分析滤波器的截止频率和幅频特性；d. 调节电阻和电容的数值，观察滤波器的变化情况，并记录实验数据。
实验结果与分析：1. 有源低通滤波器实验结果：a. 在不同频率下，滤波器输出端的波形呈现出不同的衰减特性；b. 实验数据显示，滤波器的截止频率与电阻和电容的数值相关，数值越大，截止频率越低；c. 通过调节电阻和电容的数值，可以改变滤波器的截止频率，从而实现对不同频率信号的滤波。
2. 有源高通滤波器实验结果：a. 在不同频率下，滤波器输出端的波形呈现出不同的增益特性；b. 实验数据显示，滤波器的截止频率与电阻和电容的数值相关，数值越大，截止频率越高；c. 通过调节电阻和电容的数值，可以改变滤波器的截止频率，从而实现对不同频率信号的滤波。
低通滤波器 实验报告
1.概述低通滤波器ＬＰＦ是滤除噪声用得最多的滤波器。
由于高阶有源低通滤波器的每个滤波节皆由二阶滤波器和一阶滤波器组成。
我们设计一个巴特沃兹二阶有源低通滤波器。
并使用电子电路仿真软件进行性能仿真。
（2）巴特沃斯低通滤波器的幅频特性为： n c uo u A j A 211)(⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ωωω . . . . . . （1）其中Auo 为通带内的电压放大倍数，ωC 为截止角频率，n 称为滤波器的阶。
从（1）式中可知，当ω=0时，（1）式有最大值1；ω=ωC 时，（1）式等于0.707，即Au 衰减了 3dB ；n 取得越大，随着ω的增加，滤波器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。
当 ω>>ωC 时， n c uo u A j A ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≈ωωω1)( . . . . . . （2） 两边取对数，得：lg 20cuo u n A j A ωωωlg 20)(-≈ . . . . . . （3） 此时阻带衰减速率为： -20ndB/十倍频或-6ndB/倍频，该式称为计算公式。
2.工作原理图图2-1低通滤波器原理图2-2低通滤波器原理图工作原理：（1）滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统。
滤波处理可以利用模拟电路实现，也可以利用数字运算处理系统实现。
滤波器的工作原理是当信号与噪声分布在不同频带中时，可以在频率与域中实现信号分离。
在实际测量系统中，噪声与信号的频率往往有一定的重叠，如果重叠不严重，仍可利用滤波器有效地抑制噪声功率，提高测量精度。
任何复杂地滤波网络，可由若干简单地、相互隔离地一阶与二阶滤波电路级联等效构成。
一阶滤波电路只能构成低通和高通滤波器，而不能构成带通和带阻。
可先设计一个一阶滤波电路来熟悉电路设计思路以及器件使用要求和软件地进一步学习。
有源滤波器地设计，主要包括确定传递函数，选择电路结构，选择有源器件与计算无源元件参数四个过程。
巴特沃斯滤波器的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零。
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。
RC有源滤波器实验设计报告
《RC有源滤波器快速设计》实验报告小组成员：黄文成习灿方丹指导老师: 汤依婷湖北经济学院电子工程系2013．03摘要： 由RC 元件与运算放大器组成的滤波器称为RC 有源滤波器，其功能是让一定范围内的频率通过，抑制或者急剧衰减频率范围以外的信号。
因受到运算放大器带宽的限制，这类滤波器仅适用于低频范围。
根据频率范围可分为低通、高通、带通和带阻四种滤波器。
滤波器的用处非常大，它可以处理信号,虑去无用的干扰信号，使信号满足自己的需要。
如许多音响装置的频谱分析器均使用此电路作为带通滤波器，以选出各个不同频段的信号，在显示上利用发光二极管点亮的多少来指示出信号幅度的大小。
目前，滤波器被广泛用于通信、广播、雷达以及许多仪器设备中。
设计性能指示要求方案（一）一级二阶低通与一级二阶高通级联。
截至频率 Hz f H 3000=,Hz f L 300=, 增益10=V A 阻带衰减速度为-40dB/10倍频方案（二）一级二阶带通滤波器。
中心频率KHz f 10=，增益2=V A ，品质因素10=Q一、方案设计方案（一）实现二阶带通滤波器的电路有压控电压源（VCVS ）电路和无限增益多路反馈(MFB)电路。
如果要求带宽BW 的范围很宽，可采用一级二阶高通滤波器与一级二阶低通滤波器相级联，但其阻带的衰减率为-40db/10倍频程，滤波器的带宽由两个滤波器的截止频率所决定。
所以我们选用一个截止频率为300Hz ，增益为2的二阶低通滤波器和一个截止频率为3KHz ，增益为5的二阶高通滤波器。
方案（二）二阶带通滤波器 的性能参数有中心角频率0w 或0f ，0w 对应的增益为v A ，带宽L H f f BW -=，品质因素BW f Q 0=，Q 值越高，滤波器选择性越好，衰减速度越高，但Q 值也不能太高，否则会使电路难以调整，故取10=Q 。
二、电路设计设计步骤：1.根据截至频率c f 选定一个电容C 的标称值（单位uF ），使其满足Cf K c 100= （101≤≤K ）2.设计表中查出与v A 对应的电容值及1=K 时的电阻值，再将这些电阻值乘以参数K ，得到电阻的设计值。
二阶低通滤波器的设计实验报告
二阶低通滤波器的设计实验报告本实验旨在设计一个二阶低通滤波器，通过实验验证其性能。
一、实验原理低通滤波器是一种可以通过削弱高频信号的电子电路。
在信号处理中，可以使用低通滤波器来去除噪声、有害干扰以及在无线通信中使用的频带漏泄。
滤波器的截止频率是一种阈值，当信号频率高于截止频率时，信号将被过滤掉。
二阶低通滤波器在低频信号响应时具有更快的降频特性。
其传递函数可以表示为：H(s)=K/(s^2+ω0/Qs+ω0^2)其中，ω0是滤波器的角频率，Q是品质因数。
K是通道增益的大小。
在本实验中，我们将采用有源滤波电路的方法来设计一个二阶低通滤波器，以降低由于交流信号对直流信号的截留，则需要加入耦合电容，同时由于低通滤波器具有以电容为主要元件的特点，则加入耦合电容并且其会影响滤波器的频率响应。
因此，在选择耦合电容时，需要根据输入端的电阻值和截止频率进行计算。
如果选择的电容过大，将会降低截止频率。
反之，若选择的电容过小，则容易影响截止频率的稳定性。
因此，在选择电容时需要选择一个适当的范围进行测试。
二、实验器材1. 实验架2. 函数发生器3. 示波器4. 电容器5. 集成电路元件实验步骤1、确定截止频率的大小我们将使用函数发生器来提供输入信号。
在此之前，我们需要先确定通道的增益以及截止频率的大小。
2、选择电容的大小根据电容公式选择一个适当的范围进行测试。
错误的选择将会影响截止频率的稳定性。
3、组装电路将集成电路元件和电容器组合成一个电路，并将其电路连接在函数发生器上。
4、测量输出信号使用示波器来测量输出信号，并记录下截止频率以及增益大小。
5、调整电容容量根据测量结果来调整电容大小，并重新测试输出信号。
如果没有达到满意的效果，可以多次调整，直到达到期望的增益和截止频率。
三、实验结果经过多次实验，我们得出了以下结果：1. 选择了适当的输入信号和通道增益，实验得出截止频率为10kHz。
2. 经过测试，我们确定了一个合适的电容大小，该电容大小是1μF。
有源滤波器实验报告
有源滤波器实验报告实验目的：1.了解有源滤波器的基本结构和工作原理；2.掌握有源滤波器的设计和调试方法；3.分析实验结果，验证有源滤波器的性能。
实验原理：在实验中，我们使用了一种常见的有源滤波器结构，Sallen-Key低通滤波器，其电路图如下所示：[图片]该电路由一个放大器、两个电容和两个电阻组成。
放大器起到放大信号的作用，电容和电阻则决定了滤波器的截止频率和滤波器特性。
实验步骤：1. 搭建Sallen-Key低通滤波器电路，按照电路图连接好放大器、电容和电阻。
2.使用函数发生器产生一个正弦信号作为输入信号，将信号的频率设置为10kHz，幅值设置为1V。
3.将信号输入到滤波器电路的输入端，并将滤波器的输出端连接到示波器的输入端。
4.调节放大器的增益，使得在输出信号的幅值最大时不失真。
5.调节滤波器的电容和电阻，改变滤波器的截止频率，观察输出信号的变化。
6.记录并分析实验数据，绘制滤波器的频率响应曲线。
实验数据：在实验过程中，我们记录了不同频率下滤波器输出信号的幅值，并绘制了频率响应曲线，结果如下所示：[数据表格][频率响应曲线]实验结果分析：根据实验数据和频率响应曲线可以看出，随着输入信号频率的增加，滤波器的输出信号幅值逐渐减小。
当输入信号频率接近滤波器的截止频率时，输出信号的幅值明显减小，说明滤波器对高频信号有良好的抑制作用。
而当输入信号频率远小于滤波器的截止频率时，输出信号的幅值几乎保持不变。
实验总结：通过本次实验，我们学习了有源滤波器的基本原理和设计方法，并成功搭建了Sallen-Key低通滤波器电路。
实验结果表明，滤波器具有对高频信号抑制的能力，能够有效滤除高频噪声。
在今后的实际应用中，有源滤波器将发挥重要的作用，如音频处理、通信系统等领域。
因此，掌握有源滤波器的原理和设计方法对我们的学习和工作都具有重要的意义。
有源滤波器实验报告总结
有源滤波器实验报告总结引言：有源滤波器是一种能够改变信号频率响应的电路，它通过引入有源元件（如放大器）来增强信号的幅度或改变相位，以实现滤波功能。
本实验旨在通过搭建有源滤波器电路并进行实验，验证其滤波效果，并对实验结果进行总结和分析。
实验方法：1. 实验器材准备：准备好实验所需的放大器、电阻、电容等器件，并按照电路图连接好。
2. 实验电路搭建：根据给定的电路图，按照正确的连接方式搭建有源滤波器电路。
3. 实验信号输入：将待滤波的信号输入到电路的输入端口。
4. 信号输出测量：将滤波后的信号输出到示波器上，并观察信号的波形、幅度和相位等特征。
5. 实验数据记录：记录实验中所得到的信号波形和相关参数的数值。
6. 实验结果分析：根据实验数据进行结果分析和总结。
实验结果：通过本次实验，我们成功搭建了一个有源滤波器电路，并进行了信号输入和输出的测量。
实验结果显示，该有源滤波器能够有效地滤除输入信号中的高频成分，使得输出信号的频率响应呈现出一定的滤波效果。
在实验中，我们分别输入了不同频率的信号，并观察了输出信号的波形和幅度。
实验结果表明，当输入信号的频率较低时，输出信号的幅度相对较大，而当输入信号的频率较高时，输出信号的幅度显著降低。
这说明该有源滤波器能够有效地滤除高频成分，使得输出信号更加接近输入信号的低频部分。
我们还观察到输出信号的相位与输入信号的相位存在一定的差异。
实验结果显示，当输入信号的频率发生变化时，输出信号的相位也会随之发生变化。
这说明该有源滤波器在滤波的同时，也对信号的相位进行了一定的调整。
实验总结：通过本次有源滤波器实验，我们深入了解了有源滤波器的原理和工作机制，并验证了其滤波效果。
实验结果表明，有源滤波器能够有效地滤除高频成分，并对信号的幅度和相位进行调整，使得输出信号更加接近输入信号的低频部分。
在实验过程中，我们还发现有源滤波器的滤波效果与电路参数的选择有关。
例如，改变电阻和电容的数值，可以调整滤波器的截止频率和带宽，从而实现不同的滤波效果。
二阶有源滤波器设计实验报告
二阶有源滤波器设计实验报告
实验目的
本实验旨在设计一个二阶有源滤波器，来缓冲它接收到的模拟信号，从而实现滤掉信
号中较高频成分。
并通过特定谐波衰减来实现幅度音量调节。
实验内容
本实验分为2个部分。
首先，设计一个二阶有源滤波器，并在电路模拟器中进行模拟。
其次，利用仿真结果调参，达到滤波器的谐波衰减要求。
实验原理
二阶有源滤波器是利用两个放大器阶段，一个RC网络和滤波电路设计的。
它由高通
滤波器和低通滤波器组成，可以对有限模拟信号进行滤波和幅度音量调节。
实验工具准备
本次实验使用的仪器主要有：模拟电路调试器、数字多用途万用表、万孔测试插座等。
实验结果
在实验中得到的结果是，二阶有源滤波器输出的模拟滤波信号与输入信号的形式基本
相同，但是谐波衰减情况明显改善，衰减幅度为27db，达到了预期设计要求。
实验结论
本次实验成功运用电路模拟器模拟了二阶有源滤波器的工作原理，并且达到了滤波效
果的预期要求。
本实验的结果有助于理解二阶有源滤波器的工作原理，掌握该滤波器的应
用原理，为更复杂滤波器的设计规划打下基础。
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。
有源滤波器实验报告
实验报告课程名称：电路分析与设计实验指导老师：成绩：__________________ 实验名称：滤波器分析与设计实验实验类型：电子技术型实验一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求：1．掌握有源滤波器的分析和设计方法。
2．学习有源滤波器的调试、幅频特性的测量方法。
3．了解滤波器的结构和参数对滤波器性能的影响。
4．用EDA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二、实验内容和原理：1．设计二阶有源多重负反馈型低通滤波器，其参数指标：通带增益，固有频率；计算其品质因数Q和实际的截止频率；2．对所设计的有源滤波器进行软件仿真，分析其参数指标，及其幅频/相频特性曲线；3．对步骤2设计所得的电路参数做适当调整，并重新设计和软件仿真，观察参数对品质因数Q和截止频率的影响；4．仿照步骤1/2/3，设计并仿真二阶有源高通、带通滤波器（指标自定义）。
5. 实际电路测试6. 滤波器主要性能指标1)传递函数Av(s)：反映滤波器增益随频率的变化关系，也称为电路的频率响应、频率特性。
2)通带增益Avp：通频带放大倍数，为一个实数。
3)固有频率fc：也称自然频率、特征频率，其值由电路元件的参数决定。
4)通带截止频率fp：滤波器增益下降到其通带增益Avp 的0.707倍时所对应的频率（也称–3dB 频率、半功率点、上限频率（ωH 、fH ）或下限频率（ωL、fL）。
5)品质因数Q：反映滤波器频率特性的一项重要指标，不同类型滤波器的定义不同。
三、主要仪器设备：模电实验箱、函数信号发生器、示波器、稳压源四、操作方法和实验步骤：1)在实验箱上连接所设计的电路。
2)有源滤波器的静态调零。
3)测量滤波器的通带增益Avp、通带截止频率fp。
4)测量滤波器的频率特性。
5)依次测试低通滤波器、高通滤波器，再将两者串联为带通滤波器，最后再使用单运放直接连接为带通滤波器并测试。
实验十三 二阶有源滤波器
实验十三二阶有源滤波器一、实验目的1．学习有源滤波器的幅频响应，学会测量二阶有源滤波器的幅频特性。
2．测定低通、高通滤波器的截止频率和带通滤波器的中心频率f o。
3．测定带通滤波器的带宽。
4．测定带有源滤波器的品质因数Q。
5．观测二阶带通滤波器输出与输入波形之间的相频响应。
二、实验器材信号发生器 1台扫频仪 1台运算放大器4个电阻：5.1 kΩ 2个、10kΩ 4个、12kΩ 1个、22 kΩ 1个、47 kΩ 5个、160 kΩ 2个、200 kΩ1个电容：0.01μF6个68nF 2个三、实验原理及实验电路图13－1由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。
可用在信息处理、数据传输、抑制干扰等方面，但因受运算放大器频带限制，这类滤波器主要用于低频范围。
根据对频率范围的选择不同，可分为低通(LPF)、高通(HPF)、带通(BPF)与带阻(BEF)等四种滤波器，它们的幅频特性如图13－1所示。
1、低通滤波器（LPF）低通滤波器是用来通过低频信号，衰减或抑制高频信号。
如图13－2（a）所示，为典型的二阶有源低通滤波器。
它由两级RC滤波环节与同相比例运算电路组成，其中第一级电容C 接至输出端，引入适量的正反馈，以改善幅频特性。
图13－2（a）二阶低通滤波器电路图图13－2（b）二阶低通滤波器电路仿真图电路性能参数：二阶低通滤波器的通带增益截止频率，它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。
品质因数，它的大小影响低通滤波器在截止频率处幅频特性的形状。
2、高通滤波器（HPF）与低通滤波器相反，高通滤波器用来通过高频信号，衰减或抑制低频信号。
只要将图13－2低通滤波电路中起滤波作用的电阻、电容互换，即可变成二阶有源高通滤波器，如图13－3所示。
高通滤波器性能与低通滤波器相反，其频率响应和低通滤波器是“镜象”关系，仿照LPH分析方法，不难求得HPF的幅频特性。
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二阶有源滤波器的设计
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学号：
摘要：滤波器是一种选频电路，是一种能让需要频段的信号顺利通过，而对其它频段信号进行抑制（或大为衰减）的电路。
滤波器在通信技术、测量技术、控制系统等领域有着广泛的应用。
滤波器的分类很多，根据滤波器对信号频率选择通过的区域，可分为低通、高通、带通和带阻等四种滤波器；按使用的滤波元件不同，可分为LC 滤波器、RC 滤波器、RLC 滤波器；按有无使用有源器件，分为有源滤波器和无源滤波器；按通带特征频率fo 附近的频率特性曲线形状不同，常用的可分为巴特沃斯型滤波器和切比雪夫型滤波器；有源滤波器还分为一阶、二阶和高阶滤波器，阶数越高，滤波电路幅频特性过渡带内曲线越陡，形状越接近理想。
由有源器件（晶体管或集成运放）和电阻、电容构成的滤波器称为RC 有源滤波器，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，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。
缺点是由于受运算放大器的带宽限制，这类滤波器主要用于低频范围，目前有源滤波器的最高工作频率只能达到1MHz 左右，并且需要直流电源供电，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。
本实验设计了RC 有源低通、高通、带通滤波器，并利用利用EDA 工具Multisim 对实验进行仿真演示，列出了具体的分析与设计方法。
1 仿真软件Multisim简介
EDA（就是“Electronic Design Automation”的缩写）技术已经在电子设计领域得到广泛应用。
发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。
一台电子产品的设计过程，从概念的确立，到包括电路原理、PCB版图、单片机程序、机内结构、FPGA的构建及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计，再到PCB钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清单、总装配图等生产所需资料等等全部在计算机上完成。
EDA技术借助计算机存储量大、运行速度快的特点，可对设计方案进行人工难以完成的模拟评估、设计检验、设计优化和数据处理等工作。
EDA已经成为集成电路、印制电路板、电子整机系统设计的主要技术手段。
美国NI公司（美国国家仪器公司）的Multisim软件就是这方面很好的一个工具。
而且Multisim 计算机仿真与虚拟仪器技术（LABⅥEW 8）（也是美国NI公司的）可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。
学员可以很好地、很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。
并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于
自己的仪表。
极大地提高了学员的学习热情和积极性。
真正的做到了变被动学习为主动学习。
这些在教学活动中已经得到了很好的体现。
2 二阶有源低通滤波器的设计
2.1 设计指标：
通带增益AUF=2dB；
品质因数Q=0.707；
截止频率fH =3.4kHz；
阻带衰减：不小于︳-40dB/10oct |；
2.2 设计框图
图1 二阶有源低通滤波器设计框图
2.3 各部分电路的作用
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。
电路中运用了同相输入运放，其闭环增益RVF=1+R4/R3同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大级。
将输出信号的一部分或全部通过牧电路印象输入端，称为反馈，其中的电路称为反馈网络，反馈网络分为正、负反馈。
2.4 仿真电路图：
图2所示的电路是由Sallen和Key于1955年提出的，电路中采用了一个同相放大器，由于无源RC电路部分反馈到运放的同相端，因此它为正反馈电路。
由两节RC滤波器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。
图2 仿真原理图
同相放大电路的电压增益即低通滤波器的电压增益241R R A A VF O +== 传递函数：222)(c c
c O s Q s A s A ωωω++=
其中：VF
c A Q RC -==311ω 低通电路的上限频率H f ，要求kHz f c H 4.32==π
ω，取C 1=C 2=1000pF 可求得：R 1|=R 3=46.8k, 取47k,取Q=0.707，则A VF =1.586 取R 4=39k R 2=68k
2.4 波形仿真：
图3 仿真结果图
2.5 仿真结果和设计指标的比较
通过仿真波形可以看出，截止频率为3.4kHz，基本符合设计指标，带内的增益为3.7dB，与设计指标有差异。
3 二阶有源高通滤波器
3.1 设计指标：
通带增益AUF=1.6；
品质因数Q=0.707；
截止频率fL =300Hz；
阻带衰减：不小于︳-40dB/10oct |；
3.2 仿真原理图
与低通滤波器相反，高通滤波器用来通过高频信号，衰减或抑制低频信号。
只要将图3低通滤波电路中起滤波作用的电阻、电容互换，即可变成二阶有源高通滤波器，
图4 仿真原理图
3.3 电路器件参数计算
同相放大电路的电压增益即低通滤波器的电压增益341R R A A VF O +== 传递函数：222)(c c
O s Q s s A s A ωω++=
其中：VF
c A Q RC -==311ω
高通电路的下限频率L f ，要求Hz f c L 3002==π
ω，取C 1=C 2=0.1uF 可求得：R 2= R 5=5.31k, 取5.1k 取Q=0.707，则A VF =1.586 取R 4=47k R 7=82k
3.4仿真波形
图5 高通滤波器的仿真波形
从图5的仿真结果可以看出，截止频率在303Hz 出，基本符合设计要求；通带增益为0.7，相比设计指标偏小。
4 二阶有缘带通滤波器的设计
4.1 设计指标
通带增益AUF=0；
中心频率：fO =190kHz ；
带宽:50kHz ；
阻带衰减：不小于︳-40dB/10oct |
4.2 仿真原理图
带通滤波器只允许在某一个通频带范围内的信号通过，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抑制，注意：要将高通的下限截止频率设置为小于低通的上限截止频率。
反之则为带阻滤波器。
图6 仿真原理图
如图6所示的，由R 2R 3和运放构成的同相放大器的增益为K ，K=1+R 3/R 2。
将此电路的转移函数与二阶带通函数比较，可得到一下关系。
C C C ==21
Q
H K 130-+= C H KQ
R P ω01=
()C
H KQ KQ R P ω04-= C R P ω15=
品质因数Q 来表示滤波器频率响应曲线的尖锐程度，可以用中心频率和带宽的比值度量。
H 0为传递函数在中心频率处的幅值。
我们取中心频率为F p =190k ，通带宽度BW=50k ，可以求得Q=5，使R 2=R 3，所以K=2，取H 0=4。
取21C C ==100pF ，计算的R 1=4.4k ，R 4=8k ，R 5=30k 。
4.3 仿真波形
图7 仿真波形
从图7可以看出该带通滤波器的中心频率fo=190kHz ，带宽为40kHz ，通带增益为0.9dB 与理论计算结果有一定差异。
5 总结
通过设计和仿真，对于有源滤波器有了一定的了解，能够根据设计指标设计简单的原理图，并与计算结果相比较。
有源滤波器在锁相环电路中发挥着很重要的作用，这对于我以后的学习有很大的帮助。
在实验仿真中还有很多不足，需要在以后的学习中继续完善。