低音炮用有源低通滤波电路

二阶有源带阻滤波器课程设计汇总

二阶有源带阻滤波器 设计报告 目录 1、设计要求………………………..P1 2、设计作用及目的………………..P1 3、设计的具体实现 ⑴系统概述……………………...P1-P8 ⑵单元电路设计及仿真分析…...P9-P22 ⑶PCB版电路制作……………..P 4、心得体会及建议………………...P 5、附录……………………………...P 6、参考文献………………………...P

一、设计要求 ⑴、设计一个二阶有源带阻滤波器电路，要求中心频率0f=50Hz，Q=10； ⑵、设计时要综合考虑实用、经济并满足性能要求指标； ⑶、合理选用元器件。 二、设计的作用、目的 ⑴、掌握二阶有源带阻滤波器电路的设计方法 ⑵、了解二阶有源带阻滤波器的性能特点 ⑶、掌握二阶有源带阻滤波器的安装与调试方法 ⑷、掌握滤波器有关参数的测量、计算方法 ⑸、理论应用于实践，增强动手能力 三、设计的具体实现 1、系统概述 ⑴、相关知识了解 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。滤波器分为一阶、二阶和高阶滤波器。阶数越高，其幅频特性越接近于理想特性，滤波器的性能就越好。滤波器的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。可用在信号处理、数据传输、抑制干扰等方面。这类滤波器主要优点是：小型，价廉；不需要阻抗匹配且可具有一定的增益；抗干扰能力强；截止频率低（可低至10-3Hz）。因受运算放大器的频带限制，主要用在超低频至几百千赫的频率范围。根据滤波器所能通过信号的频率范围或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通、高通、带通与带阻等四种滤波器。 这里专门对二阶有源带阻滤波器进行研究。常用的二阶有源带阻滤波器电路有两种形式，一种是无限增益多路负反馈（MFA）有源二阶带阻滤波器电路，另一种是电压控制电压源（VcVs）有源二阶带阻滤波器电路。 电压控制电压源电路，它的运放为同相输入，具有高输入阻抗、低输出阻抗

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。）

压控电压源三阶全极点低通滤波器

压控电压源三阶全极点低通滤波器 图1是一个压控电压源3阶全极点有源低通滤波器的电路。这应该曾经是一种使用非常广泛的电路，出版时间较早的有源滤波器手册里面基本都有这个电路。 笔者在设计电路的时候不假思索的就用上了这个电路，电路设计完之后没有马上计算参数，电路板下单之后才打算计算电路的参数。手里没有滤波器手册，到网上去查结果发现网上居然没有这种滤波器的资料。或许是因为过去运放成本高，所以能省则省；现在运放不值钱了，所以一般设计奇数阶有源滤波器都单独设计一个一阶节，再加一个运放缓冲。 不得已，只好自己推导传递函数，然后解方程来计算电路的参数。现在电路参数已经计算出来，并经过仿真确认。既然花了时间计算，为了方便有同样需要点朋友，特写下这段文字给大家共享。 经过推导（过程略），得到这个电路的传递函数： ()()()()3 213213213213321113213213232131132 2311H C C C R R R C C C R R R C R R R C R s C C C R R R C C R R R C C R R R s s s +++++++++=- 全极点三阶低通滤波器传递函数一般形式为： ()012231-H a s a s a s s +++= (2) 两个传递函数响应相等的条件是：相同阶次的系数相等。于是： ()()()?????????=+++=+++=32132103213213321111321321323213113221C C C R R R a C C C R R R C R R R C R a C C C R R R C C R R R C C R R R a (3) 在这组方程中，0a 、1a 、2a 是已知的，在确定滤波器传递函数类型的时候就确定了，比如三阶巴特沃茨滤波器有：10=a 、21=a 、22=a 。 这组参数可以由三阶巴特沃茨滤波器归一化零点位置计算出来，这里所谓的归一化参数是指截至频率的角频率1=ω时的参数。虽然可以用实际滤波器的参数代入方程进行计算，不过通常都不这样做，因为大多数时 图1 压控电压源3阶全极点低通滤波器

二阶有源低通滤波器

二阶有源低通滤波器 一、芯片介绍 UA741集成运放管脚图及作用 图1-1 UA741管脚图 UA741管脚图为图1-1，U运算放A741芯片是高增益大器，常用于军事，工业和商业应用.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。 第2管脚是负输入端； 第3管脚是同相端输入端； 第4和第7管脚分别为负直流源和正直流源输入端； 第6管脚为输出端；第8管脚是悬空端； 第1管脚和第5管脚是为提高运算精度。 在运算前，应首先对直流输出电位进行调零，即保证输入为零时，输出也为零。当运放有外接调零端子时，可按组件要求接入调零电位器，调零时，将输入端接地，调零端接入电位器，用直流电压表测量输出电压Uo，细心调节调零电位器，使Uo为零（即失调电压为零）。如果一个运放如不能调零，大致有如下原因： （1）组件正常，接线有错误； （2）组件正常，但负反馈不够强，为此可将其短路，观察是否能调零。； （3）组件正常，但由于它所允许的共模输入电压太低，可能出现自锁现象，因而不能调零。为此可将电源断开后，再重新接通，如能恢复正常，则属于这种情况； （4）组件正常，但电路有自激现象，应进行消振； （5）组件内部损坏，应更换好的集成块。 二、滤波器简介 滤波器是一种对信号有处理作用的器件或电路。主要作用是：让有用信号尽可能无衰减的通过，对无用信号尽可能大的衰减。 滤波器按照所处理的信号，可以分为：模拟滤波器和数字滤波器；按照信号的频段，可以分为：低通、高通、带通和带阻滤波器四种；按照所采用的原件，也可以分为：无源滤波器和有源滤波器。用来说明滤波器性能的技术指标主要有：中心频率f0，即工作频带的中心；带宽BW；通带衰减，即通带内的最大衰减阻带衰减等。 常用的低通有源滤波电路有三种，巴特沃思、切比雪夫和贝塞尔滤波电路。巴特沃思滤波电路的幅频响应在带通中具有最平幅度特性，但从通带到阻带衰减较缓慢。

二阶有源低通滤波器

设计题题目 二阶有源低通滤波器 设计一个有源低通滤波器的截止频率为kHz f 10 。 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 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。常用二阶有源低通滤波器的电路型式有压控电压源型、无限增益多路反馈型和双二次型。本次课程设计采用压控电压源型设计课题。 有源二阶滤波器基础电路如图1所示： 图1 二阶有源低通滤波基础电路 它由两节RC 滤波电路和同相比例放大电路组成，在集成运放输出到集成运放同相输入之间引入一个负反馈，在不同的频段，反馈的极性不相同，当信号频率f ＞＞f0时（f0 为截止频率），电路的每级RC 电路的相移趋于-90o，两级RC 电路的移相到-180o，电路的输出电压与输入电压的相位相反，故此时通过电容c 引到集成运放同相端的反馈是负反馈，反馈信号将起着削弱输入信号的作用，使电压放大倍数减小，所以该反馈将使二阶有源低通滤波器的幅频特性高频端迅速衰减，只允许低频端信号通过。其特点是输入阻抗高，

输出阻抗低。 传输函数为： )()()(i o s V s V s A = 2F F ) ()-(31sCR sCR A A V V ++= 当f=0或者频率很小时，各电容可视为开路 F 0V A A ==1+（A vf\-1）R1/R1 称为通带增益 F 31V A Q -=称为等效品质因数 RC 1c = ω 称为特征角频率 则2c n 22c 0)(ωωω++= s Q s A s A 上式为二节低通滤波电路传递函数的典型表达式 注：当Q ＝0.707时的3dB 截止角频率，当30≥=VF A A 电路将自激振荡。 当jw s =代入 2220222)(c c c c c c VF w s Q w s w A w s Q w s w A s A ++=++= （式１１） 则 2220 )(])(1[1lg 20)(lg 20Q w w w w A jw A c c +-= （式１２） 2)(1)(arctan )(c c w Q w w w --=? （式１３）

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RC o (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 Vo Z 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。 1设计分析 1.1二阶有源滤波器的典型结构 二阶有源滤波器的典型结构如图1所示。其中，丫1?丫5为导纳，考虑到UP=UN

二阶有源低通滤波器

课程设计说明书 课程设计名称：模拟电路课程设计 课程设计题目：二阶有源低通滤波器 学院名称：信息工程学院 专业：电子信息工程班级： 090412 学号： 05 姓名：吴平 评分：教师：彭嵩 20 11 年 04 月 07 日

《模拟电路》课程设计任务书20 10 －20 11 学年第 2 学期第 1 周－ 2 周

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。 在制作过程中运用到了multisim这款软件,用来设计仿真计算等. 经过一系列的分析、准备、电路焊接、检查。本次课题设计除在美观方面和结果不理想（存在误差）外。本次电路设计完成了设计要求。 关键字:低通;集成运放;滤波;截止频率；

第一章设计任务 (5) 第二章系统组成及工作原理 2.1 电路图及仿真效果图 电路一（电压控电压源） (6) 电路二（无限增益多路反馈） (6) 2.2 电路组成及各部分工作原理 电路组成 (7) 各部分工作原理 (7) 第三章电路参数计算、器件选择 截止频率f·····························`9 增益Av (10) 第四章实验、调试及测试结果与分析 (11) 结论与体会 (13) 参考文献 (14) 附录一 (15) 附录二 (16)

二阶有源带通滤波器设计及参数计算

滤波器是一种只传输指定频段信号，抑制其它频段信号的电路。 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。 带通滤波器（BPF） （a）电路图(b)幅频特性 图1 压控电压源二阶带通滤波器 工作原理：这种滤波器的作用是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。典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。如图1（a）所示。 电路性能参数 通带增益 中心频率 通带宽度

选择性 此电路的优点是改变Rf和R4的比例就可改变频宽而不影响中心频率。例．要求设计一个有源二阶带通滤波器，指标要求为： 通带中心频率 通带中心频率处的电压放大倍数： 带宽： 设计步骤： 1）选用图2电路。 2）该电路的传输函数： 品质因数： 通带的中心角频率： 通带中心角频率处的电压放大倍数： 取，则：

巴特沃兹有源低通滤波器设计

巴特沃兹有源低通滤波器设计 李彦哲 关恩明 （中国电子科技集团第49研究所，黑龙江 哈尔滨 150001） 摘要：给出了二阶巴特沃兹有源低通滤波器的设计方法和设计实例，通过multisim 电路仿真试验能够得到一个性能优良的二阶有源低通滤波器。 关键词：有源；低通滤波器；设计 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 设计方法 ２.１频率特性 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 20c uo u n A j A ωω ωlg 20)(-≈ . . . . . . （3） 此时阻带衰减速率为： -20ndB/十倍频或-6ndB/倍频，该式称为衰减估算式。 任何高阶滤波器都可由一阶和二阶滤波器级联而成。对于n 为偶数的高阶滤波器，可以由 2n 节二阶滤波器级联而成；而n 为奇数的高阶滤波器可以由2 1 -n 节二阶滤波器和一节一阶滤波器级联而成，因此一阶滤波器和二阶滤波器是高阶滤波器的基础。 ２.2设计步骤 有源滤波器的设计，就是根据所给定的指标要求，确定滤波器的阶数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，以巴特沃斯响应的二阶滤波器的设计为例。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。 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。

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 30 2??πs 代替1 21)(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。 6.35494 4.2666 .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。

多级低通有源滤波器的设计考虑因素

多级低通有源滤波器的设计考虑因素 2010年10月27日 11:03 本站整理作者：佚名用户评论（0） 关键字：有源滤波器(13) 概要 常见的多级低通有源滤波器的增益排序方法是把大部分乃至全部增益放在第一级。如果只考虑要降低低频的输入参考噪声，这是正确的设计方法。然而，其它的几种考虑因素可能会使您改变这种增益排序，以实现更为出色的实施方案。这些需要考虑因素包括：每级特征频率范围内的噪声峰值效应、高 Q 值高增益级的过冲导致压摆范围受限和/或削波、可靠实施所需的放大器带宽。本文将对上述情况进行描述，为其找出相应实施方案，并对这些方案的效果进行详解。 多级低通有源滤波器的设计考虑因素 每个多级有源滤波器设计人员都不得不为各级 Q 值的排序和每级该分配多少增益之间的折衷而大伤脑筋。如果滤波器的总增益要大于 1，最简单的设计方法就是把大部分乃至全部的增益放在第一级。经过正确分析得出这种方法可以实现最低输入参考点噪声(当噪声频率远低于滤波器特性频率时)。另外，对于标准的多极点设计，需要从低到高布置一系列的 Q 值。在哪里布置 Q 值最高的一级是一个非常重要的考虑因素，实际上也是实施方案成功与否的关键。这些 Q 值最高的一级会出现最高的输出噪声峰值，也是最有可能导致压摆范围受限和/或者削波的阶跃响应过冲的地方。许多设计工具把这一级放在最前面，这恰与将大多数增益放在第一级的目标相冲突。有些设计工具则把大多数增益放在最后一级，结果导致噪声峰值远远超过必要水平，增大了滤波器输出的整体噪声。某些设计工具则采用折中方法，把 Q 值最高的一级放在中间(针对 4 阶以上而言)，这种方法似乎非常适用于某些应用。欢迎转载,本文来自电子发烧友网(https://www.360docs.net/doc/a814024898.html, ) 在采用有自身性能限制的真实部件来真正构建这些滤波器时，上述的考虑就不再是纸上谈兵。使用一种近期开发的在线设计工具(参考资料 1)，可以开发出多种能够实现相同目标频率响应的案例。在选择不同的增益和 Q 值排序的情况下，它们的阶跃响应、噪声以及要求的放大器性能裕量会大相径庭。 当然，只有在设计的低频通带总增益大于 1 的情况下才需要考虑增益排序。尽管增益和 Q 值排序问题也适用于多级反馈(MFB) 或无穷大增益拓扑，这里将使用 Sallen Key 滤波器 (SKF) 来说明问题和结果。有资料显示特定 SKF 级实现的增益是受限的(参考资料 2)。这只在阻容解决方案受到某些其它限制时才会出现。一般假设需要等电容设计，实际上这将限制每级可实现的最小增益。然而，对于板级实施方案来说，等电容假设是人为的，可能对于针对集成的设计流程更有用处。这里的设计不局限于等阻或是等容，让设计可以实现通带内任何需要的增益。不过，需要注意的是，随着增益的增加，这会加剧滤波器对组件变化和增益变化的灵敏度。一级增益的增加要求该级用于设置滤波器和增益的阻容元件具有更小的阻容容差。当然现在已经可以提供这样的元件。 参考资料 1 的设计流程倾向于增大电阻，让电阻产生的噪声与运算放大器固有噪声相比可忽略不计。同时设置 1/R2C2 极点，使之降低滤波器级的内部噪声增益峰值(图 1)

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RC 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。 ?? 图6 二阶低通电路(LPF)?图7 二阶低通电路幅频特性曲线 （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 ? （2）二阶低通有源滤波器传递函数 根据图可以写出 ? 通常有，联立求解以上三式，可得滤波器的传递函数 (3)通带截止频率 ? 将s换成jω，令ω 0＝2πf =1/(RC)可得 ? ? 当f=fp 时，上式分母的模 解得截止频率： ? ? 与理想的二阶波特图相比，在超过f0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→f0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；Multisim10 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。 1 设计分析

有源低通滤波器报告

电气工程学院 电子测量课程设计设计题目：有源低通滤波器 学号： 10291094 姓名：杨黎 同组人：杨从鹏 指导教师：关宇老师 设计时间：2012年11月 设计地点：电气学院实验中心

电子测量课程设计成绩评定表姓名杨黎学号10291094 课程设计题目：有源低通滤波器 课程设计答辩或提问记录： 成绩评定依据： 课程设计预习报告及方案设计情况（30％）： 课程设计考勤情况（15％）： 课程设计调试情况（30％）： 课程设计总结报告与答辩情况（25％）： 最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定） 指导教师签字： 年 月日

电子测量课程设计任务书 学生姓名：杨黎指导教师：关宇 一、课程设计题目： 设计一个有源低通滤波器 二、课程设计要求 要求截止频率为20k赫兹 元器件 ①运算放大器LM324二片； ②9012三极管； ③9013 三极管； ④电阻若干； ⑤电容若干； 考核标准 ①预习方案报告； ②独立设计； ③独立调试； ④验收； ⑤设计报告；（含PCB图、原理图） 三、进度安排 1．时间安排 序号内容学时安排（天） 1 方案论证和系统设计 1 2 完成电路仿真，写预习报告 1 3 电路调试 2 4 写设计总结报告与答辩 1 合计 5 设计调试地点：电气楼410 2．执行要求 课程设计共5个选题，每组不得超过2人，要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的详细电路（包括计算 和器件选型）。严禁抄袭，严禁两篇设计报告雷同。

目录 第一章系统方案设计 第二章仿真 第三章电路调试 第四章结论 第五章心得体会与建议

第一章 系统方案设计 1、有源低通滤波电路基本概念 滤波电路的作用就是允许某段频率范围内的信号通过，而阻止或削弱其他频率范围的信号。有源滤波电路由电阻、电容和集成运算放大器组成，又称为有源滤波器。有源滤波器能够在滤波的同时还能对信号起放大作用，这是无源滤波无法做到的。根据滤波电路通过或者 阻止信号频率范围不同，可将滤波电路分为低通、高通、带通河带阻电路。 2、有源低通滤波电路的组成和实验原理 一阶有源低通滤波电路是一个一级RC 低通电路的输出端再加上一个电压跟随器，使之与负载很好的隔离开来。由于电压跟随器的输入阻抗很高，输出阻抗很低，因此，其带负载的能力得到了加强。若要求此电路不仅有滤波功能，并且可以起到电压放大作用，则只需要将电路中的电压跟随器改为同相比例放大电路即可，如下图 有源低通滤波一阶电路图 通带电压增益0A 等于同相比例放大电路的电压增益1 2 1VF R A R =+，根据RC 低通电路的分析结果得到 0()1 ()1i V s V s sRC =+，特征角频率1c RC ω=，分母为一次幂故此电路称为一阶有源低通滤波电路。 按照理论系统的幅频响应为02 ()1( )c A A j ωωω= +，这里的c ω就是 -3dB 的截止角频率。

有源低通滤波器电路设计

课程设计说明书 题目有源低通滤波器电路设计系(部) 电子与通信工程 专业(班级) 姓名 学号 指导教师 起止日期

模拟电路课程设计任务书 一．设计题目 有源低通滤波器电路设计 二．技术参数和设计要求 1. 技术参数 设计一个能阻挡高频信号，输出低频信号的有源低通滤波电路； 2. 设计要求 （1）根据技术参数设计电原理图; （2）计算并选择电路元件及参数(含电源变压器)； （3）仿真调试电路；举例说明所设计的有源高通滤波器的广泛应用，简要说明电路的工作原理。 （4）撰写设计说明书。 三．设计工作量 设计时间一周，2011年下学期进行。 四．工作计划 星期一：布置设计任务，查阅资料； 星期二~星期三：设计方案论证，进行电路设计，计算并选择电路元件及参数； 星期四：仿真调试电路 星期五：撰写设计报告书，进行个别答辩。 五．参考资料 1．彭介华，《电子技术课程设计指导》，北京：高等教育出版社，1997； 2．高吉祥，《电子技术基础实验与课程设计》，北京：电子工业出版社，2005； 3．童诗白，《模拟电子技术基础》，北京：高等教育出版社，1988； 4．康华光，《电子技术基础——模拟部分》，北京：高等教育出版社，2006 5．本课程教材 六．指导教师 七．系部审批

目录 第一章设计方案 (4) 1.1 总方案设计 (4) 1.1.1 方案选择 (4) 第二章设计原理与电路 (5) 2.1 单元电路的设计 (5) 2.1.1 原理图设计 (5) 2.1.2 滤波器的传输函数与性能参数 (6) 2.2 元件参数的计算 (7) 2.3 工作原理 (7) 第三章电路的组装与调试 (8) 3.1 MultiSim电路图 (8) 3.2 MultiSim仿真分析 (8) 3.3 protel 原理图 (9) 3.4 PCB图 (10) 第四章有缘低通滤波器的应用 (10) 参考资料 (13)

有源低通滤波器

13.2 有源低通滤波器(LPF) 13.2.1 低通滤波器的主要技术指标 （1）通带增益A v p 通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大倍数，如图13.03所示。性能良好的LPF通带内的幅频特性曲线是平坦的，阻带内的电压放大倍数基本为零。 （2）通带截止频率f p 其定义与放大电路的上限截止频率相同，见图13.03。通带与阻带之间称为过渡带，过渡带越窄，说明滤波器的选择性越好。 图13.03 LPF的幅频特性曲线 13.2.2 简单一阶低通有源滤波器 一阶低通滤波器的电路如图13.04所示，其幅频特性见图13.05，图中虚线为理想的情况，实线为实际的情况。特点是电路简单，阻带衰减太慢，选择性较差。

图13.04 一阶LPF 图13.05 一阶LPF的幅频特性曲线当f = 0时，电容器可视为开路，通带内的增益为 一阶低通滤波器的传递函数如下 其 ,S=jω 中 该传递函数式的样子与一节RC低通环节的增益频率表达式差不多，只是缺少通带增益A v p这一项。 13.2.3 简单二阶低通有源滤波器 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RC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13.06所示，幅频特性曲线如图13.07所示。

图13.06 二阶LPF 图13.07 二阶LPF的幅频特性曲线（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 （2）二阶低通有源滤波器传递函数 根据图13.06可以写出 ，联立求解以上三式，可得滤波器的传递函数 通常有 (3)通带截止频率

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

二阶有源低通滤波电路的设计与分析

二阶有源低通滤波电路的设计与分析 设计一种压控电压源型二阶有源低通滤波电路，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；Multisim10 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。1 设计分析1．1 二阶有源 滤波器的典型结构二阶有源滤波器的典型结构。其中，Y1～Y5为导纳，考虑到UP=UN， 根据KCL可求得式(1)是二阶压控电压源滤波器传递函数的一般表达式，式中， Auf=1+Rf／R6。只要适当选择Yi，1≤i≤5，就可以构成低通、高通、带通等有源滤波器。1．2 二阶有源低通滤波器特性分析设Y1=1／R1，Y2=sC1，Y3=O，Y4=1／R2，Y5=sC2， 将其代入式(1)中，得到压控电压源型二阶有源低通滤波器的传递函数为式(2)为 二阶低通滤波器传递函数的典型表达式。其中，ωn为特征角频率，Q称为等效品质因数。 2 二阶有源低通滤波器的设计2．1 设计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。2．2 选择运放设计要求的截止频率较高，因此要求运放的频带较宽，选用通频带较宽的 运放，本例选用运放3554AM，带宽为19 MHz，适合用于波形发生电路、脉冲放大电路等。输 出电流，达到100 mA，精度高，满足设计要求。2．3 电路设计为设计方便选取R1=R2=R， C1=C2=C，则通带截止频率为可首先选定电容C=1 000 pF，计算得R≈1．59 kΩ， 选R=1．6 kΩ。等效品质因数，则RF=R6。为使集成运放两个输入端对地的电阻平衡，应使R6//RF=2R=3.2kΩ，则R6=RF=6.4 kΩ，选R6=RF=6．2 kΩ。2．4 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通带截止频率fo与3 dB截止频率 fc计算如下实际设计的二阶有源低通滤波电路，。 3 Multisim分析3．1 用虚拟示波器观察输入输出波形 Multisim环境下，创建的二阶有 源低通滤波器的仿真电路，启动仿真按钮，用虚拟示波器测得的输入输出波形，。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。从图4中可以看出，当输入信号的频率较大(例如200 kHz)时，输出 信号的幅值明显小于输入信号的幅值，而低频情况下的电压放大倍数Auf=2。显然，当输入 信号的频率较大时，电路的放大作用已不理想。调节输入信号V3的频率， 使之分别为126 kHz，100 kHz，2 kHz。由虚拟示波器得到，当输入信号的频率为2 kHz时， 输入输出信号同频同相，且输入信号的幅值约为1 V，输出信号的幅值约为2 V，即Auf=2， 与理论计算相吻合。而输入信号的频率为100 kHz时，Auf≈2。当输入信号的频率为 126 kHz时，输入信号的幅值约为998 mV，输出信号的幅值约为1．369 V，此时，说明3 dB 截止频率fc接近126 kHz。也可以用瞬态分析法观察输入输出波形。3．2 测试幅／相特性 等特征参量3．2．1 用波特图示仪测试频率特性在图3所示的电路中，可以用波特图示

二阶有源低通滤波器设计

https://www.360docs.net/doc/a814024898.html,/xrx1127/blog/item/462ad4279a1033e6d7cae2d6.html 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；Multisim10 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。 1 设计分析 1．1 二阶有源滤波器的典型结构 二阶有源滤波器的典型结构如图1所示。其中，Y1～Y5为导纳，考虑到UP=UN，根据KCL可求得 式(1)是二阶压控电压源滤波器传递函数的一般表达式，式中，Auf=1+Rf／R6。只要适当选择Yi，1≤i≤5，就可以构成低通、高通、带通等有源滤波器。

二阶低通滤波器

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 学生姓名 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 (1) 1.3 课设电路及计算 (3) 第二章所用元器件 (3) 2.1 电阻 (3) 2.2 电容 (3) 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： od o n 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：od o n 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。这种现象成为“虚短”。 “虚短”和“虚断”是理想运放工作在线性区时的两个重要结论，常常作为分析许多运放电路的出发点。当理想运放工作在非线性区时，则“虚短”现象不复存在。 图1 集成运算放大器 1.2 二阶低通电路 二阶滤波器基础电路如图2所示：

有源带通滤波器设计汇总

二阶有源模拟带通滤波器设计 摘要 滤波器是一种具有频率选择功能的电路，它能使有用的频率信号通过。而同时抑制(或衰减)不需要传送频率范围内的信号。实际工程上常用它来进行信号处理、数据传送和抑制干扰等，目前在通讯、声纳、测控、仪器仪表等领域中有着广泛的应用。 以往这种滤波电路主要采用无源元件R、L和C组成，60年代以来，集成运放获得迅速发展，由它和R、C组成的有源滤波电路，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。此外，由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗都很高，输出阻抗比较低，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。 通常用频率响应来描述滤波器的特性。对于滤波器的幅频响应，常把能够通过信号的频率范围定义为通带，而把受阻或衰减信号的频率范围称为阻带，通带和阻带的界限频率叫做截止频率。 滤波器在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应，而在阻带内应具有无限大的幅度衰减。按照通带和阻带的位置分布，滤波器通常分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。文中结合实例，介绍了设计一个二阶有源模拟带通滤波器。 设计中用RC网络和集成运放组成，组成电路选用LM324不仅可以滤波，还可以进行放大。 关键字：带通滤波器 LM324 RC网络

目录 目录 (2) 第一章设计要求 (3) 1.1基本要求 (3) 第二章方案选择及原理分析 (4) 2.1.方案选择 (4) 2.2 原理分析 (5) 第三章电路设计 (7) 3.1 实现电路 (7) 3.2参数设计 (7) 3.3电路仿真 (9) 1.仿真步骤及结果 (9) 2.结果分析 (11) 第四章电路安装与调试 (12) 4.1实验安装过程 (12) 4.2 调试过程及结果 ................................................................................................... 错误！未定义书签。 4.2.1 遇到的问题 ................................................................................................ 错误！未定义书签。 4.2.2 解决方法 .................................................................................................... 错误！未定义书签。 4.2.3 调试结果与分析 (12) 结论 (13) 参考文献 (14)