二阶RC有源滤波器的设计1

二阶RC有源滤波器的设计1
二阶RC有源滤波器的设计1

电路分析课程设计报告

(二阶RC低通滤波器的设计)

一.设计任务及要求

1、学习RC有源滤波器的设计方法;

2、设计二阶RC低通滤波器电路,计算电路元件参数,拟定测试方案和步骤;

3、在multisim里仿真电路测量技术指标参数;

4、测量滤波器的幅频特性;

5、写出设计报告。

三.原理图设计

1. 低通滤波器

低通滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号。

图3.1.1.1(b)为二阶低通滤波器幅频特性曲线。

图3.1.1.1 二阶低通滤波器

二阶RC滤波器的传输函数

类型传输函数性能参数

低通——电压增益

——低、高通滤波器的截止角频率

低通滤波器

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。

元件参数的计算

二阶低通滤波器

二阶低通滤波器性能参数表达式为

ωC2=1/(CC1RR1)

Q=0.707

ωC/Q=1/R1C+1/R2C+(1+A V)/R2C1

A V=1+R4/R3

设计总结

本次课程设计由于是个人独立选定课题,所以在此过程的开始时基本上所有人都在自己独立思考,同时又由于设计所采用的仿真和制板软件Multisim,在此之前基本不是很熟悉,因此本次课程设计的前期多半是在摸索中前进,当然付出中会有收获,本次课程设计让我弄懂了很多以前感觉模糊的东西,同时也带给我成功的喜悦感,增加了我的自信心。

MultiSim仿真分析

分析结果图

1. 二阶低通滤电路

图4.2.1(a)

图4.2.1(b)

二阶有源带通滤波器的设计

设计任务书 一、设计目的 掌握二阶压控电压源有源滤波器的设计与测试方法 二、设计要求和技术指标 带通滤波器:通带增益 up A 2;中心频率:0f =1kHz ;品质因数Q=0.707.要求设计电路具有元件少、增益稳定、幅频响应好等特点。 2、设计内容及步骤 (1)写出电路的传递函数,正确计算电路元件参数,选择器件,根据所选器件画出电路原理图,并用multisim 进行仿真。 (2)安装、调试有源滤波电路。 (3)设计实验方案,完成滤波器的滤波性能测试。 (4)画出完整电路图,写出设计总结报告。 三、实验报告要求 1、写出设计报告,包括设计原理、设计电路、选择电路元器件参数、multisim 仿真结论。 2、组装和调试设计的电路检验该电路是否满足设计指标。若不满足,改变电路参数值,使其满足设计题目要求。 3、测量电路的幅频特性曲线。 4、写出实验总结报告。

前言 随着计算机技术的发展,模拟电子技术已经成为一门应用范围极广,具有较强实践性的技术基础课程。电子电路分析与设计的方法也发生了重大的变革,为了培养学生的动手能力,更好的将理论与实践结合起来,以适应电子技术飞速的发展形势,我们必须通过对本次课程设计的理解,从而进一步提高我们的实际动手能力。 滤波器在日常生活中非常重要,运用非常广泛,在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域,经常需要用到各种各样的滤波器。随着集成电路的迅速发展,用集成电路可很方便地构成各种滤波器。用集成电路实现的滤波器与其他滤波器相比,其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标,都有了很大的提高。 滤波器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。现在我们通过对滤波器器的原理以及结构设计一个带通滤波器。我们通过对电路的分析,参数的确定选择出一种最合适本课题的方案。在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。 RC有源滤波器设计 1.1总方案设计 1.1.1方案框图 图1.1.1 RC有源滤波总框图

二阶低通滤波器课程设计报告(昌航版)

课程设计说明书课程设计名称:模拟电子技术课程设计课程设计题目:二阶低通滤波器的设计学院名称:信息工程学院 专业:电子信息工程班级: 学号:: 评分:教师: 20 12 年 3 月日

模拟电子技术 课程设计任务书 20 10 -20 11 学年 第 2 学期 第 1 周- 3 周 注:1、此表一组一表二份,课程设计小组组长一份;任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。 题目 二阶低通滤波器的设计 容及要求 (1)分别用压控电压源和无限增益多路反馈两种方法设计电路 (2)截止频率kHz 2f p = (3) 增益2A v = 进度安排 第1周:周一至周三查资料,完成原理图设计及仿真; 第1周:周四至第2周周二,完成系统的制作、调试; 第2周:周三设计结果检查。 学生: 指导时间 指导地点: 楼 室 任务下达 20 年 月 日 任务完成 20 年 月 日 考核方式 1.评阅 □ 2.答辩 □ 3.实际操作□ 4.其它 □ 指导教师 系(部)主任

摘要 低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。理想滤波器电路的频响在通带具有一定幅值和线性相移,而在阻带幅值应为零。有源滤波器是指由放大电路及RC网络构成的滤波器电路,它实际上是一种具有特定频率相应的放大器。滤波器的阶数越高,幅频特性的速率越快,但RC网络节数越多,元件参数计算越繁琐,电路的调试越困难。根据指标,本次设计选用二阶有源低通滤波器。 该电路主要采用了uA741运放,并且在一阶的基础上增加一节RC网络,加大幅频特性衰减斜率,以达到在给定的频段,让信号无衰减的通过电路,而通带外的其他信号将受到很大的衰减,从而提高滤波效率。 关键词:低通滤波器集成运放uA741 RC网络

二阶压控型低通滤波器设计

二阶压控型低通滤波器设计 1. 设计要求 设计一个二阶压控型低通滤波器,要求通带增益为2,截止频率为2KHz ,可以选择0.01uF 电容器,阻值尽量接近实际计算值,电路设计完后,画出频率响应曲线,并采用Multisim 软件进行仿真分析。 2. 设计目的 (1) 进一步掌握滤波器电路的工作原理和参数计算。 (2) 熟练使用Multisim 进行简单的电路设计和仿真。 3. 问题分析与参量计算 3.1 问题的简单分析 二阶压控型低通LPF 电路基本原理图可参照教材P345页(如下) 而题目中已经给出了电容的值,故我们所要做的只是确定电阻阻值以及进行电路合理的相关改善。 实验所选取的运放器是a741,实验是在Multisim 环境仿真完成的。 3.2 计算电路相关参数 (1) 低通滤波器在通带将内电容视为开路,给电路引入负反馈从而满足“虚短”、“虚断”,通带增益 3412up R A R =+ =,则34R R =,取34R R == 10k Ω。 (2) 传递函数:为方便计算,取1212,R R R C C C ====,由“虚短”、“虚断”及叠 加定理,得()() ()()() ()()()677776/1()()[()]0up p p p i U s A U s U s U s sCR U s U s U s U s U s U s sC R R ==+-----= 得到传递函数:62()1()()1(3)()u up i up U s A s A U s A sCR sCR ==+-+ 令s j ω=,取012f RC π=,2f ωπ=,2 001(3)()up u up A A f f j A f f ?=+-- (3) 当f 为截止频率时,200|1(3)()|2up f f j A f f +--=,令0f x f =,则得方程 4210x x --=,解得x ,因为2f kHz =,取0.01C F μ=可解得10.1224R k ≈Ω电阻,由于实际试验中难以的到10.1224k Ω的电阻,故实际试验中用10k Ω的电阻代替之 (4)入10,1p V mv f kHz ==的信号源 最终得到的电路图: 3.3二阶压控电压源低通滤波器(LPF )的幅频特性 Q=13-Aup =13-2 =1 ,所以Q=1的曲线即为此二阶压控电压源低通滤波器(LPF )的幅频特性。

二阶带通滤波器课程设计.

一、制作一个1000Hz 的正弦波产生电路: 图1.1 正弦波产生电路 1.1 RC 桥式振荡电路 RC 桥式振荡电路如图(1.1)所示。这个电路由两部分组成,即放大电路和选频网络。其中,R1、C1和R2、C2为串、并联选频网络,接于运算放大器的输出与同相输入端之间,构成正反馈,以产生正弦自激振荡。R3、W R 及R4组成负反馈网络,调节W R 可改变负反馈的反馈系数,从而调节放大的电压增益,使电压增益满足振荡的幅度条件。RC 串并联网络与负反馈中的R3、W R 刚好组成一个四臂电桥,电桥的对角线顶点接到放大器A1的两个输入端,桥式振荡电路的名称即由此得来。 分析RC 串并联网络的选频特性,根椐正弦波振荡电路的振幅平衡条件,选择合适的放大指标,构成一个完整的振荡电路。 1.2 振荡电路的传递函数 由图(1.1)有 1111 Z R sC =+,2 2222 1Z 1R R C sC =+=2221R sC R + 其中,1Z 、2Z 分别为图1.1中RC 串、并联网络的阻值。 得到输入与输出的传递函数: F ν(s)= 21 2 1212221121()1 sR C R R C C s R C R C R C s ++++ =12 21122111212 11111()s R C s s R C R C R C R R C C ++++ (1.1) 由式(1.1)得 21212 R R 1 C C =ω 2 1210R R 1 C C = ?ω

取1R =2R =16k Ω,12C C ==0.01μF ,则有 1.3 振荡电路分析 就实际的频率而言,可用s j ω=替换,在0ωω=时,经RC 选频网络传输到运放同相端的电压与1o U 同相,这样,放大电路和由Z1和Z2组成的反馈网络刚好形成正反馈系统,可以满足相位平衡条件。 12 2 11221212 ()12v j C R F j j C R j C R C C R R ωωωωω= ++- (1.2) 令2 12101R R C C = ω,且R R R C C C ====2121,,则式(1.2)变为 ) (31 )(00ω ωωωω-+= j j F v (1.3) 由此可得RC 串并联选频网络的幅频响应 2 002)( 31ω ωωω-+= V F (1.4) 相频响应 3 )( arctan 0ω ωωω?--=f (1.5) 由此可知,当 2 12101R R C C = =ωω,或CR f f π21 0= = 时,幅频响应的幅度为最大,即 而相频响应的相位角为零,即 这说明,当2 12101R R C C = =ωω时,输出的电压的幅度最大(当输入电压的幅 度一定,而频率可调时),并且输出电压时输入电压的1/3,同时输出电压与输入

课程设计--二阶低通滤波器电路设计及分析

成都理工大学核技术与自动化工程学院 电子技术课程设计 课题名称:二阶低通滤波器电路设计及分析 指导老师:蒋开明 姓名: 学号: 专业:电气工程及其自动化 日期:2010年6月16日

二阶低通滤波器电路设计及分析 一、课题目的: 1、进一步掌握各种滤波电路的工作原理。 2、了解Multisim10的基本操作,并学会用Multisim10进行仿真设计。 3、学会对比并结合理论分析结果进行仿真软件分析。 4、锻炼实际动手能力,增强对课本知识的理解。 二、软件简介: Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。 工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图,并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容,这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计,这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术,PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 Multisim 10是IIT公司推出Multisim 20006年底又发布最新的版本。Multisim 10提供了全面集成化的设计环境,完成从原理图设计输入、电路仿真分析到电路功能测试

等工作。当改变电路连接或改变元件参数,对电路进行仿真时,可以清楚地观察到各种变化对电路性能的影响。 工具栏菜单栏 元器件栏 仪器仪表栏 电路工作区 状态栏 图一Multisim基本界面 三、原理: 由于一阶低通滤波器的幅频特性下降速率只有-20 dB/10 f,与理想情况相差太大,其滤波效果不佳。为了加快下降速率,使其更接近理想状态,提高滤波效果,我们经常使用二阶RC有源滤波器。采取的改进措施是在一阶的基础上再增加一节RC网络。 电路上半部分是一个同相比例放大电路,由两个电阻R1,Rf和一个理想运算放大器构成。R1与Rf均为16 kΩ。下半部分是一个二阶RC滤波电路,由两个电阻R2,R3及两个电容C1,C2构成。其中R2,R3均为4 kΩ,C1,C2均为0.1μF。电路由一个幅度为1 mV,频率可调的交流电压源提供输入信号,用一个阻值为1 kΩ的电阻作为负载,如图二。

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

二阶低通有源滤波器设计

光电子线路课程设计二阶低通有源滤波器的设计

一、 实验要求 利用给定电阻、电容,与ua741,设计一二阶有源低通滤波器,截止频率1KHz 。 二、 理论计算 二阶低通有源滤波器传递函数 r r r r s o R R C C s C R A C R C R s R R C C A V V 212112 2111) 1(111+ ??? ? ? ?-+++=2 22 c c c s Q s A ωωω++ = 其归一化的传输函数: 1 12 ++= L L s o s Q s A V V 其中: c L s s ω= 。Q 为品质因数,取2 1= Q 通带内的电压放大倍数:11R R A f += 取f R =1R =33K Ω,使A=2. 滤波器的截止角频率:c r c f C C R R πω21 2 1== ----------------1 又, 2 111 )1(11C R A C R C R Q r r c -++= ω----------2 再取f R R C C ==,21, 带入1、2计算 得: 7.4,033..021====f R R uf C C K Ω时 02.1=c f KHz

三、 仿真 图1 仿真电路 图2 仿真波形 在仿真过程中发现,当取7.4,033..021====f R R uf C C K Ω时,截止 频 率 为 1.29KHz 。 调 整 参 数 , 使 ΩΩ,K R K R uf C C f 1.55.7,033..021====,得到截止频率为1.062KHz , 幅频特性较好。

二阶带通滤波器课程设计

目录 1 课程设计的目的与作用 (1) 2 设计任务及所用multisim软件环境介绍 (1) 2.1 设计任务 (1) 2.2 Multisim软件环境介绍 (1) 3 电路模型的建立 (2) 4 理论分析及计算 (3) 5 仿真结果分析 (4) 6 设计总结和体会 (4) 7 参考文献 (5)

1 课程设计的目的与作用 目的:根据设计任务完成对二阶带通滤波器的设计,进一步加强对模拟电子技术的理解。了解二阶带通滤波器的工作原理,掌握对二阶带通滤波器频率特性的测试方法。 带通滤波器:其作用是允许某一段频带范围内的信号通过,而将此频带以外的信号阻断。常用于抗干扰设备中,以便接收某一段频带范围内的有效信号,而消除高频段和低频段的干扰和噪声。 2 设计任务及所用multisim软件环境介绍 2.1 设计任务 学会使用Multisim10软件设计二阶带通滤波器的电路,使学生初步了解和掌握二阶带通滤波器的设计、调试过程及其频率特性的测试方法,能进一步巩固课堂上学到的理论知识,了解带通滤波器的工作原理。 2.2 Multisim软件环境介绍 Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。 工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图,并对电路进行仿真。Multisim 提炼了SPICE仿真的复杂内容,这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计,这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术,PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

-二阶有源低通滤波器设计-

一题目要求与方案论证 1.1 (设计题题目)二阶有源低通滤波器 1.1.1 题目要求 设计二阶有源低通滤波器。要求截止频率 f 0=1000比通带内电压放大倍数A o=15,品 质因数Q=0.707。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,还可能同时米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。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。本次课程设计米用压控电压源型设计课题。

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)

二阶压控压源型巴特沃斯低通滤波器设计

利用VCVS型二阶RC有源网络实现巴特沃斯型低通滤波器 的设计 一.二阶压控电压源低通滤波器的构成 下图所示就是压控压源二阶型滤波网络电路: 其传递函数为: 与一般低通滤波传输函数相比: 可得: 截至角频率: 增益因子:

选择性因子: 二阶低通滤波器归一化低通传输函数为: 去归一化低通传输函数为: 令: 得: R2应有实根 得:

二.各参数的设计 由于所需的滤波网络阶次为二阶 因为设计指标里通带截至频率规定: f p =100.1KHz,设运放的电压增益为2,而两 个电容的值最好相同,则令 C C C ==21,带入上式品质因 素公式中,可得: 因为品质因素在数值上等于截止频率时的滤波网络电压增益和通带电压增益只比,则 2 1=Q 则 R R R 2212== (1) 因为 2 121121 R R C C f p π = (2) 则由式(1)(2)可求得 R C 1 10125.16 -??= 由实际电子元器件标称值可以设定: 三.结果的验证 利用Multisim 对设计的电路进行仿真。首先搭建整个电路如下: 2 1R R Q =

其中XFG1是信号发生器,XBP1是波特仪,而XSC1是示波器。我们设计的时候所设定的截止频率是100.1K。所以先选择一个比较低的频率值,看其运放的放大倍数。所以先设定信号源频率为1K,仿真结果如下: 示波器示数: 从图中可以看出在低频段时:通道1的峰值为29.98mv,通道2的峰值为62.029mv,滤波网络的放大倍数可以算得A1=2.069。现在把信号源的频率调到预设截至频率,继续仿真,结果如下:

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:

二阶带通滤波器设计

物理学院课程设计任务书 专业:学生姓名:学号:学生班级:题目:二阶带通滤波器的设计 指导教师姓名及职称张晓培 电子线路课程设计 题目: 有源带通滤波器 作者姓名:覃万晴 学号:

学院:机械与船舶海洋工程学院 专业:过程控制自动化 指导教师姓名:张晓培 2016年10月1日 二阶带通滤波器的设计 一、设计要求和意义 1)实验要求:中心频率为1KHZ 2)设计意义:近几年随着冶金、化工、纺织机构等工业使用的各种非线性用电设备而产生的大量的高次谐波,已导致电网上网正常波形发生严重畸变,影响到供电系统的电能质量和用户用电设备的安全经济运行。 3)随着生产技术方式的变化,生产力确实得到较大提高,可同时也受到方方面面的限制。如当人们做出了具体的制度设计需要付诸实践进行试验,试验过程中不可避免地会受到一些偶然随即因素的干扰,为评价新方案的效果,需排除这些随即因素的影响,即需要一个滤波器。经滤波以后对新方案的效果进行检验。 4)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。 5)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。 6)若将低通滤波器和高通滤波器串联,并使低通滤波器的通带截止频率fp2大于高通滤波器的通带截止频率fp1,则频率在fp1

二阶低通滤波器课程设计报告昌航版

二阶低通滤波器课程设计报告昌航版

课程设计说明书 课程设计名称:模拟电子技术课程设计课程设计题目:二阶低通滤波器的设计学院名称:信息工程学院 专业:电子信息工程班级: 学号:姓名: 评分:教师: 20 12 年 3 月日

模拟电子技术 课程设计任务书 20 10 -20 11 年 第 2 学期 第 1 周- 3 周 注:1、此表一组一表二份,课程设计小组组长一份;任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交题目 二阶低通滤波器的设计 内容及要求 (1)分别用压控电压源和无限增益多路反馈两种方法设计电路 (2)截止频率kHz 2f p = (3) 增益2A v = 进度安排 第1周:周一至周三查资料,完成原理图设计及仿真; 第1周:周四至第2周周二,完成系统的制作、调试; 第2周:周三设计结果检查。 学生姓名: 指导时间 指导地点: 楼 室 任务下达 20 年 月 日 任务完成 20 年 月 日 考核方式 1.评阅 □ 2.答辩 □ 3.实际操作□ 4.其它 □ 指导教师 系(部)主任

院教务存档。 摘要 低通滤波器是一个经过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。理想滤波器电路的频响在通带内具有一定幅值和线性相移,而在阻带内幅值应为零。有源滤波器是指由放大电路及RC网络构成的滤波器电路,它实际上是一种具有特定频率相应的放大器。滤波器的阶数越高,幅频特性的速率越快,但RC网络节数越多,元件参数计算越繁琐,电路的调试越困难。根据指标,本次设计选用二阶有源低通滤波器。 该电路主要采用了uA741运放,而且在一阶的基础上增加一节RC网络,加大幅频特性衰减斜率,以达到在给定的频段内,让信号无衰减的经过电路,而通带外的其它信号将受到很大的衰减,从而提高滤波效率。 关键词:低通滤波器集成运放uA741 RC网络

二阶低通滤波器的设计说明

摘要 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。二阶低通滤波器可用压控和无限增益多路反馈。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。 关键字:二阶低通滤波器,multisim仿真分析,电路设计 目录 第一章课程设计任务及要求 (2) 1.1设计任务 (2) 1.2设计要求 (2) 第二章系统设计方案选择 (3) 2.1 总方案设计 (3) 2.2子框图的作用 (3) 2.3 方案选择 (4) 第三章系统组成及工作原理 (4) 3.1有源二阶压控滤波器 (5) 3.2无限增益多路反馈有源滤波器 (6) 第四章单元电路设计、参数计算、器件选择 (7) 4.1二阶压控低通滤波器设计及参数计算 (7) 4.2无限增益多路反馈有源滤波器的设计及参数计算 (8) 第五章电路组装及调试 (9) 5.1压控电压源二阶低通滤波电路 (9) 5.2无限增益多路负反馈二阶低通滤波器 (10) 第六章总结与体会................................... 错误!未定义书签。

二阶低通滤波器的设计--模电课设报告要点

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:二阶低通滤波器的设计学院名称:南昌航空大学信息工程学院专业:通信工程班级: 学号:姓名: 评分:教师: 2013 年03 月06 日

模拟电路课程设计任务书 2012-2013 学年第2学期第 1 周- 3 周 注:1、此表一组一表二份,课程设计小组组长一份;任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。

摘要 有源滤波器是由工作在线性区的集成运放和RC网络组成,实际上是一种具有特定频率响应的放大器。滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分。 本次实验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和无限增益多路反馈二阶有源低通滤波电路,用LM324系列芯片进行工作,内由四个独立的,高增益,内部频率补偿运算放大器组成,采用仿真软件Multisim12.0,对压控电压源型二阶有源低通滤波电路和无限增益多路反馈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。 关键字:LM324,低通,滤波

目录 前言 (1) 第一章系统设计方案选择 (2) 1.1总方案设计 (2) 1.2子框图的作用 (2) 1.3方案选择 (3) 第二章系统组成及工作原理 (4) 2.1压控电压源二阶有源低通滤波器 (4) 2.2无限增益多路反馈二阶有源低通滤波器 (5) 第三章单元电路设计、参数计算、器件选择 (6) 3.1压控电压源二阶有源低通滤波器设计及参数计算 (6) 3.2无限增益多路反馈二阶有源低通滤波器的设计及参数计算 (6) 第四章电路组装及调试 (8) 4.1压控电压源二阶有源低通滤波器电路 (8) 4.1.1调节方法 (8) 4.1.2理论数据 (8) 4.1.3实际测试数据 (8) 4.1.4结果分析 (8) 4.2无限增益多路反馈二阶有源低通滤波器电路 (9) 4.2.1调节方法 (9) 4.2.2理论数据 (9) 4.2.3实际测试数据 (9) 4.2.4结果分析 (10) 4.3实物图 (10) 第五章总结 (11) 参考文献 (12)

二阶低通滤波器(课程设计).doc

实用标准文档 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: U p U n U o ( 1)A od 式中 A od是运放器的放大倍数,A od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I1I 20,如同两点被断开一样,这种现象称 为“虚断”。 又因为 A od,根据输入和输出端的关系:U p U n U o,所以认为运放的同相A od 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:

二阶低通滤波器..

电子电路设计实践 设计题目:二阶低通滤波器 系别:电气工程学院专业:电气工程及其自动化班级:电气一班姓名: 学号:201151 指导教师:张全禹 时间:2013年4月13日 绥化学院电气工程学院

目录 第一章设计任务与要求 1.1 设计任务 1.2 设计要求 第二章设计方案 2.1 总方案设计 2.1.1 方案框图 2.1.2 子框图的作用 2.1.3 方案选择 第三章设计原理与电路 3.1 单元电路的设计 3.1.1 原理图设计 3.1.2 滤波器的传输函数与性能参数 3.2 元件参数的计算 二阶低通滤波器 3.3 元器件选择 3.4 工作原理 第四章电路的组装与调试 Proteus仿真图 第五章设计总结 附录 元件清单

第一章 设计任务与要求 1.1 设计任务 设计一个二阶低通滤波器 1.2 设计要求 截止频率为f = 2KHz 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 2.1.2 子框图的作用 1.RC 网络的作用 RC 网络起着滤波的作用,滤掉不要的信号,通常由电阻和电容组成。 2.放大器的作用 电路中运用同相输入运放,输入阻抗高,输出阻抗很低。 3.反馈网络的作用 将输出信号的一部分或全部通过反馈网络(分正、负反馈)返回给输入端。 2.1.3 方案选择 一个理想的滤波器应在要求的通带内具有均匀而稳定的增益,而在通带以外 则具有无穷大的衰减。然而实际的滤波器则一定差异,为此利用各种函数来逼近理想滤波器的频率特性。 用运算放大器和RC 网络组成的滤波器可以免除电感的非线性特性、磁场屏蔽、损耗、体积和重量过大等缺点。运算放大器的增益和输入电阻高,输入电阻 RC 网络 反馈网络 放大器

二阶带通滤波器的设计原理

实验二:Multisim仿真——带通滤波器的设计 一.实验目的 采用Multisim软件来设计带通滤波器电路,计算带通滤波器参数并对其仿真进行分析。 二.实验原理及计算: 2.1二阶有源滤波器数学模型如下: 采用节点法来计算其输出函数 ◆在节点1 有: U1?Ui Y1+U1?Uo Y4+U1?U2Y3+U1Y2=0① ◆在节点2 有: U2?U1Y3+U2?Uo Y5=0② 由虚短得到U2=0,代入②式得:U1=?Y5 Y3 Uo③ 将③代入①有: G s=Uo Ui = ?Y1Y3 Y5Y1+Y2+Y3+Y4+Y3Y4

又因为Y1=1R 1 ,Y2= 1R 1 ,Y1= 1R 2 ,Y3=sC3,Y4=sC4,Y5= 1R 5 得到: G s = ? s R 1C 4 S 2+R 5 sC 3+sC 4 s +sC 3sC 4R 5(R 1+R 2) 与二阶滤波器相应的标准表达式 11)(11 )(20 2 02++= +?+=O O O O O S Q S S Q A S Q S S Q A S A ωωωωωω 比较可得: Go =1 R 5 1+C 3 ω0= 1R 5C 3C 4(1R 1+1 R 2 ) Q = R 5(1 R 1 + 1R 2) C 4 + C 3 以上只有三个方程,却有5个未知数。可令C3=C4=C ,联立以上几个方程可得: R1=Q R2=Q 2Q 2?Go ω0C R5=2Q ω0C

2.2 在我们systemview试验一中有两个滤波器 现计算第一个滤波器的参数:中心频率为60khz,通频带为60khz。 由ω0=2π?60?e3,Q=1.2,Go=1,得: R1=3.18k?,R2=1.69k?,R5=6.37k?。 三.根据计算的参数在Multisim中搭建实验电路,完成仿真。 3.1 根据所计算的第一个带通滤波器的参数所得实验电路图如下: 采用一个交流电源作为输入,通过扫频仪观察响应的幅频特性。得到所设计的滤波器幅频特性图像:

二阶压控低通滤波器设计

哈尔滨工业大学 “二阶压控低通滤波器”设计 姓名: 班级: 学号: 2015.06.13

、摘要 低通滤波器是一种典型的选频电路。 本文详细介绍二阶压控电压源低通滤波 器的设计方法 ,给出了其通用电路图。 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, 衰减的频段称为阻 带,通带 Multisim10 对其进行仿真观察, 、关键词 滤波器、二阶低通、压控型 三、引言 随着电子信息的发展,滤波器作为信号处理所不可或缺的部分,也得到了迅 速的发展, 且应用极为广泛, 在卫星云图、 电视信号以及雷达接收机当中滤波器 是不可缺少的一部分。 本次通过对滤波器基本理论的学习, 简单阐述二阶压控低 通滤波器的工作原理,并根据题中所给的已知量进行参数设计。 四、正文 4.1.设计要求 设计一个二阶压控型低通滤波器,要求通带增益为 2,截止频率为2kHz,可 以选择0.01卩F 的电容器,阻值尽量接近实际计算值。电路设计完后,画出频率 响应曲线,并 采用 Multisim 软件进行仿真分析。 4.2. 方案提出 在普通有源二阶滤波器中,其幅频特性曲线在下降时,实际变化与理想状态 下的变化相差很大,这就造成了滤波器性能的下降。因此考虑引入合适的反馈, 增大幅频特性在f f o 处的衰减速率,同时使幅频特性又不过于抬升。如图1所 示,当 Q 值不同时,幅频特性曲线也不同。 通带外的其他信号将受到很大的衰减, 具有很大 与 阻带的 交 界频率称 为截止 频率。本设 计用 得出实验结论 .

201g 图1二阶压控LPF的幅频特性 43分析过程 图2二阶压控LPF 二阶压控有源滤波器如图2所示。将图中电容G接到运放输出端,引入正反 馈。由于在通带内电容可视为开路,因此C的改接不影响滤波器的放大倍数,即

二阶有源滤波器设计实验报告

二阶有源滤波器的设计 姓名: 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

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