无源低通滤波器的设计与仿真

HEFEI UNIVERSITY

系别电子信息与电气工程系

专业11级电子信息工程（1）班姓名卢海军

学号 1105011024

指导老师胡敏老师

二阶RC 低通滤波器的设计

无源低通滤波器应用范围十分广泛。本文就无源低通RC 滤波器的电路结构和传递函数进行分析后，设计出截止频率为960HZ 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。 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。

二阶RC 低通滤波器特性分析

二阶RC 低通滤波器的电路如图所示

2

二阶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：

212121122121

()()1G S R R C C S R C C R R C S =

++++ （1-2）

由电路结构，且为计算方便不妨设：

12R R R

==,

12C C C

==.

则该系统传函数为：

222

1()31G S R C S RCS =

++

(1-3)

令S j ω=，则

2221

()31G j R C jRC ωωω=

-++

得到：

()A ω=

,

2223()arctan(

)

1RC

R C ωϕωω=--，当幅

频响应下降3dB 时，

()c A ω=

=

, 得到：10.3724

2.6724c RC RC

ω=

=

令c ω=960HZ,R 取160Ω，C 取1F μ,则有：

21

()0.000000001390.0001121

G S S S =

++.利用matlab 仿真软件，得到波特图

如图所示。

二阶RC 低通滤波器波特图

总结

RC 滤波器有耗损，LC 滤波器理论上可以无耗损; RC 滤波中的电阻要消耗一部分直流电压,故R 不能取得太大, RC 体积小,成本低.滤波效果不如LC 电路，较多用在电流小要求不高的电路中。LC 滤波器主要是电感的电阻小,直流损耗小.对交流电的感抗大,滤波效果好.但是体积大,笨重且成本高，用在要求高的电源电路中。滤波器滤波级数越多滤波效果也好，同时也会带来损耗和成本升高。从中学到了很多知识，学会了动手调节示波器，解决了很多问题。培养了我的耐心去思考问题并且找到有效的方法去解决它。

附：