阶有源带通滤波器设计及参数计算

有源滤波器设计
6. 进行电路模拟和优化：使用电路仿真软件，对设计的有源滤波器进行模拟和优化，验证 其性能是否满足设计要求。
7. 实验验证和调整：根据仿真结果，制作实际电路并进行实验验证，根据实验结果进行调 整和优化。
8. 最终设计和制造：根据实验验证结果，进行最终的设计和制造，包括电路板设计、元件 选型和布局等。
有源滤波器设计
有源滤波器是指在滤波器电路中引入了放大器或运算放大器等有源元件，以增强滤波器的 性能和功能。有源滤波器设计的基本步骤如下：
1. 确定滤波器的类型和要求：确定需要设计的滤波器类型，如低通、高通、带通或带阻滤 波器，并确定其频率响应和阻带衰减等性能要求。
2. 选择滤波器的拓扑结构：根据滤波器的要求和设计目标，选择适合的有源滤波器拓扑结 构，如Sallen-Key、Multiple Feedback等。
有源滤波器设计
3. 确定滤波器的参数：根据滤波器类型和设计要求，确定滤波器的参数，如截止频率、增 益、阻带衰减等。
4. 选择有源元件：根据滤波器的参数和设计要求，选择合适的有源元件，如运算放大器、 放大器等。
5. 进行电路分析和计算：使用电路分析工具或手算方法，对有源滤波器进行电路分析和计 算，包括电压增益、频率响应、阻带衰减等。
有源滤波器设计
需要注意的是，在有源滤波器设计中，除了滤波器的性能和功能要求外，还需要考虑有源 元件的稳定性、功耗和噪声等因素。同时，对于复杂的有源滤波器设计，可能需要进行频域 和时域的混合分析，以及考虑非线性和非理想性等因素。因此，对于初学者来说，建议参考 相关的教材、学习资料和电路设计软件，或者咨询专业工程师的意见和指导。
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有源带通滤波器的设计和计算摘要：有源带通滤波器是一种能够选择特定频率范围内的信号的滤波器。

本文将介绍有源带通滤波器的设计和计算过程，包括滤波器的基本原理、电路结构、设计步骤以及计算示例。

通过本文的学习，读者将能够理解和应用有源带通滤波器。

1.引言有源滤波器是一种利用有源元件（如放大器）进行信号处理的滤波器。

其特点是具有较高的增益和较低的输入阻抗。

有源带通滤波器是有源滤波器的一种特殊类型，可通过选择滤波器的放大器和电容、电感等元件的参数来选择特定频率范围内的信号。

2.滤波器基本原理3.有源带通滤波器的电路结构4.有源带通滤波器的设计步骤4.1确定滤波器的通带和阻带范围在设计有源带通滤波器之前，需要明确需要滤波的信号频率范围和传输要求，以便确定滤波器的通带和阻带范围。

4.2选择合适的放大器根据滤波器的通带增益要求和阻带衰减要求，选择合适的放大器。

常见的放大器类型有运算放大器和差动放大器等。

4.3计算电感和电容值根据所需通带和阻带的上下限频率，使用标准公式计算电感和电容元件的取值。

具体的计算方法和公式将在下一节中详细介绍。

4.4选择合适的电阻值根据放大器和电感电容的参数，选择合适的电阻值以满足设计要求。

4.5进行电路仿真和调整使用电路仿真软件对滤波器进行仿真，并进行必要的参数调整和优化，以满足设计要求。

5.电感和电容的计算示例假设需要设计一个带宽为10kHz的有源带通滤波器，通带增益要求为20dB，阻带衰减要求为-40dB。

根据公式：f=1/(2π√(LC))，可以计算出所需的电感和电容值。

6.结论有源带通滤波器是一种能够选择特定频率范围内信号的滤波器。

本文介绍了有源带通滤波器的基本原理、电路结构、设计步骤以及电感和电容的计算示例。

通过学习本文内容，读者将能够理解和应用有源带通滤波器，设计和实现自己所需的滤波器。

176有源滤波器的设计一．设计方法有源滤波器的形式有好几种，下面只介绍具有巴特沃斯响应的二阶滤波器的设计。

巴特沃斯低通滤波器的幅频特性为：ncuo u A j A 21)(⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ωωω ， n=1，2，3，. . . （1）写成：ncuou A j A 211)(⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ωωω （2） )(ωj A u其中A uo 为通带内的电压放大倍数，ωC A uo 为截止角频率，n 称为滤波器的阶。

从（2）式中可知，当ω=0时，（2）式有最大值1； 0.707A uoω=ωC 时，（2）式等于0.707，即A u 衰减了 n=2 3dB ；n 取得越大，随着ω的增加，滤波器 n=8 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。

如图1所示。

0 ωC ω当 ω>>ωC 时，nc uo u A j A ⎪⎪⎭⎫⎝⎛≈ωωω1)( （3） 图1低通滤波器的幅频特性曲线 两边取对数，得： lg20cuo u n A j A ωωωlg20)(-≈ （4） 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。

表1列出了归一化的、n 为1 ~ 8阶的巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式。

表1 归一化的巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式 n 归一化的巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式 1 1+L s 2 122++L L s s 3 )1()1(2+⋅++L L L s s s4)184776.1()176537.0(22++⋅++L L L L s s s s1775 )1()161803.1()161807.0(22+⋅++⋅++L L L L L s s s s s6 )193185.1()12()151764.0(222++⋅++⋅++L L L L L L s s s s s s7)1()180194.1()124698.1()144504.0(222+⋅++⋅++⋅++L L L L L L L s s s s s s s8 )196157.1()166294.1()111114.1()139018.0(2222++⋅++⋅++⋅++L L L L L L L Ls s s s s s s s在表1的归一化巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式中，S L = csω，ωC 是低通滤波器的截止频率。

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。

LC椭圆函数带通滤波器设计要求带通滤波器，在15kHz～ZOkHz的频率范围内，衰减最大变化1dB，低于14.06kHz和高于23kHz频率范围，最小衰减为50dB,Rs=RL=10kΩ。

③运行Filter Solutions程序。

点击“阻带频率”输人框，在“通带波纹（dB）”内输人0.18，在“通带频率”内输人1，在“阻带频率”内输人1.456，选中“频率单位－弧度”逻辑框。

在“源阻抗”和“负载阻抗”内输人1。

④点击“确定阶数”控制钮打开第二个面板。

在“阻带衰减（dB）”内输人50，点击“设置最小阶数”按钮并点击“关闭”，主控制面板上形式出“6阶”，选中“偶次阶模式”逻辑框。

⑤点击“电路”按钮。

Filter s。

lutions提供了两个电路图。

选择“无源滤波器1”，如图1（a）所示。

⑥这个滤波器必须变换为中心频率ω0=1的归一化带通滤波器。

带通滤波器的Q 值为：把所有的电感量和电容值都乘以Qbp°然后用电感并联每一个电容、用电容串联每一个电感使其谐振频率为ω0=1，该网络被变换为带通滤波器。

使用的谐振元仵是原元件值的倒数，如图1（b）所示。

⑦按照图1的方式转换Ⅱ型支路。

变换后的滤波器见图1（c）。

在原理图下标出了以rad/s为单位的谐振频率。

⑧用中心频率fo=17.32kHz和阻抗10kΩ对滤波器进行去归一化以完成设计。

将所有的电感乘以Z/FSF，所有的电容除以z×FSF，其中z=104，FSF=2πfe=1.0882×105。

最终的滤波器见图1（d）。

图1（c）中的归一化谐振频率直接乘以几何中心频率fo=17.32kHz即可得到谐振频率。

频率响应见图1（e）。

滤波器的主要参数滤波器的主要参数（Definitions) 中心频率（Center Frequency）：滤波器通带的中心频率f 0 ，一般取f 0 =（f 1 +f 2 ）/2，f 1 、f 2 为带通或带阻滤波器左、右相对下降1dB或3dB边频点。

有源带通滤波器电路设计
1 滤波器的简介
在电子电路中，输入信号的频率有很多，其中有些频率是需要的工 作信号，有些频率是不需要的干扰信号。如果这两个信号在频率上有较 大的差别，就可以用滤波的方法将所需要的信号滤出。滤波电路的作用 是允许模拟输入信号中某一部分频率的信号通过，而阻断另一部分频率 的信号通过。
3.2单相桥式全波整流电路的工作原理
整流电路是利用二极管的单向导电性，把交流电变成脉动直流电的电 路。单相桥式全波整流电路由四个二级管组成，整流堆管脚图及内部结构 如图3.2所示。该电路的整流效果和输出电压波形，为单相半波整流电路 的二倍。桥式整流电路的简化电路图如图3.3所示。 图3.2 图3.3 整流堆管脚及内部结构图
ausaufssrc13aufssrcsrc2????????11设中心频率f0rc电压放大倍数auauf3auf???????12当ff0时得出通带放大倍数aupauf3aufqauf???????????13使式12分母模为2即使式12分母虚部绝对值为1即解方程取正根就可得到下限截止频率fp1与上限截止频率fp2分别为fp1f03auf????????14fp2f03auf????????15通频带为
运算放大器符号
图2.2
LM324管脚连
由于LM324四运放集成电路既可接单电源使用（3 电源使用（±1.5
~30V），也可以接双
~±15V），不需要调零，具有电源电压范围宽,静态功耗小,
可单电源使用,价格低廉等优点,因此被广泛应用在各种电路中。
2.2有源带通滤波器的工作原理
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。典型的带通滤波器可以 由RC低通滤波器和RC高通滤波器串联而成，从而实现了“带通滤波”的 要求。二阶压控型有源带通滤波器原理框图如图2.3所示。

完整的有源滤波器设计
有源滤波器是一种特殊的电子滤波器，它使用运算放大器等有源元件来增强滤波性能。

有源滤波器可以实现更大的增益，并且具有较低的噪声和较高的带宽。

有源滤波器的设计过程可以分为以下几个步骤：
1.确定滤波器的类型：首先需要确定所需的滤波器类型，例如低通、高通、带通或带阻滤波器。

每种类型的滤波器有不同的应用和性能特点。

2.确定滤波器的规格：根据具体的需求，确定滤波器的截止频率、增益、带宽等规格。

这些规格将直接影响之后的设计过程。

3. 选择合适的滤波器拓扑结构：根据滤波器的规格要求，选择合适的滤波器拓扑结构。

常见的有源滤波器拓扑包括Sallen-Key拓扑、多反馈拓扑等。

4.设计滤波器电路：根据选择的滤波器拓扑，设计滤波器的电路图。

这包括选择合适的元件值和计算反馈网络。

5.仿真和优化：使用电子设计自动化软件（如SPICE）对滤波器电路进行仿真，并进行优化。

通过调整元件值和拓扑结构，使得滤波器能够满足规格要求。

6.PCB设计和布局：在完成滤波器电路的设计和优化后，进行PCB设计和布局。

在布局过程中，需要考虑信号路径的长度和干扰抑制等因素。

7.绘制电路图和元件布局：最后，根据PCB设计结果，绘制滤波器的电路图和元件布局图。

这将是完整的有源滤波器设计的最终结果。

有源滤波器的设计需要理解滤波器的基本原理和电路分析技术，并且需要具备电子电路设计和PCB设计的技能。

同时，设计师还需要充分考虑电路参数的影响，如运算放大器的增益带宽积、电源电压等。

通过合理的设计和优化，可以得到满足规格要求的高性能有源滤波器。

摘要滤波器的功能是让一定频率范围内的信号通过，而将此频率范围之外的信号加以抑制或使其急剧衰减。

当干扰信号与有用信号不在同一频率范围之内，可使用滤波器有效的抑制干扰。

用LC网络组成的无源滤波器在低频范围内有体积重量大，价格昂贵和衰减大等缺点，而用集成运放和RC网络组成的有源滤波器则比较适用于低频，此外，它还具有一定的增益，且因输入与输出之间有良好的隔离而便于级联。

由于大多数反映生理信息的光电信号具有频率低、幅度小、易受干扰等特点，因而RC有源滤波器普遍应用于光电弱信号检测电路中。

关键字：滤波器；集成运放；RC网络；有源滤波器The function of the filter is to make certain frequency within the scope of the signal, and the frequency by outside the scope curbed the signal or sharp attenuation. When the disturbance signal and the useful signal not in the same frequency range, can use filter to suppress the interference effectively.With LC network consisting of passive filter in the low frequency within the area, volume weight expensive and attenuation shortcomings, but with integrated op-amp and RC network consisting of active filter is more applicable to low frequency, in addition, it also has some of the gain, and because between the input and output has good isolation and facilitate cascade. Since most reflect the photoelectric signal has a physical information low frequency and amplitude small, vulnerable to interference, and characteristics of the RC active filters widely applied electric light weak signal detection circuit.Filter；integrated op-amp；RC network；active filter引言滤波器的功能是让一定频率范围内的信号通过，而将此频率范围之外的信号加以抑制或使其急剧衰减。

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。

有源滤波器姓名：xxx 班级：XXX 学号: xxx目录一、基本介绍二、工作原理三、有源滤波器的功能作用四、有源滤波器分类五、有源低通滤波器的设计六、总结一、基本介绍滤波器是一种能使有用信号通过而大幅抑制无用信号的电子装置。

在电子电路中常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。

在运算放大器广泛应用以前滤波电路主要采用无源电子元件一电阻、电容、电感连接而成，由于电感体积大而且笨重导致整个滤波器功能模块体积大而且笨重。

本文介绍由集成运算放大器、电阻和电容设计有源滤波器，着重讲解低通、高通、带通滤波电路。

二、工作原理有源滤波器工作原理是：用电流互感器采集直流线路上的电流，经A/D 采样，将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理，得到谐波参考信号，作为PWM的调制信号，与三角波相比，从而得到开关信号，用此开关信号去控制IGBT单相桥，根据PWM技术的原理，将上下桥臂的开关信号反接，就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流，将线上的谐波电流抵消掉。

这是前馈控制部分。

再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来，作为调节器的输入，调整前馈控制的误差。

三、有源滤波器的具体功能及作用1、滤除电流谐波可以高效的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波，从而使得配电网清洁高效，满足国标对配电网谐波的要求。

该产品真正做到自适应跟踪补偿，可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿，80us响应负荷变化，20ms实现完全跟踪补偿。

2、改善系统不平衡状况可完全消除因谐波引起的系统不平衡，在设备容量许可的情况下，可根据用户设定补偿系统基波负序和零序不平衡分量并适度补偿无功功率。

在确保滤除谐波功能的基础上有效改善系统不平衡状况。

3、抑制电网谐振不会与电网发生谐振，而且在其容量许可范围内还可以有效抑制电网自身的谐振。

这是无源滤波装置无法做到的。

4、多种保护功能具备过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能，以确保装置和电力系统安全运行，并可在负荷较轻时自动退出运行，充分考虑运行的经济性。

课程设计任务书学生姓名：XXX 专业班级：电信XX指导教师：曾刚工作单位：信息工程学院题目：有源带通滤波器初始条件：具备模拟电子电路的理论知识；具备模拟电路基本电路的设计能力；具备模拟电路的基本调试手段；自选相关电子器件；可以使用实验室仪器调试。

要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、设计一个有源带通滤波器。

2、通带范围为50HZ-20KHZ，带内电压变化小于。

3、自制直流电源。

4、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书时间安排：十八周一周，其中3天硬件设计，2天硬件调试指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (I)1 有源带通滤波器理论设计 (1)简介 (1)工作原理 (1)二阶有源滤波器设计方案 (2)1.3.1原理图 (2)1.3.2低通滤波电路 (2)1.3.3高通滤波电路 (3)1.3.4原件参数选取 (4)2 二阶有源滤波器实际仿真与测试 (5)3 误差分析 (7)元器件误差 (7)运放的性能 (7)仪器误差 (7)直流稳压电源供电误差 (7)4 直流稳压电源设计 (8)5 心得体会 (9)参考文献 (10)致谢 (11)摘要在《模拟电子技术基础》的学习基础上，针对课设要求，设计有源带通滤波器，计算出符合条件要求的原件参数，通过Multisim仿真和焊接完电路后的实际测量数据，验证参数的取值。

关键词：有源带通滤波器参数Multisim仿真1 有源带通滤波器理论设计简介带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带阻滤波器的概念相对。

一个模拟带通滤波器的例子是电阻-电感-电容电路(RLC circuit)。

这些滤波器也可以用低通滤波器同高通滤波器组合来产生.工作原理一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带，例如在通带内没有增益或者衰减，并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。

有源滤波器的设计有源滤波器是一种电子滤波器，能够通过引入放大器的反馈来实现滤波功能。

与被动滤波器相比，有源滤波器具有更大的增益、更高的准确性和更好的控制性能。

本文将介绍有源滤波器的设计步骤和常用类型。

有源滤波器的设计步骤如下：第一步是确定滤波器的类型。

根据滤波器的频率响应需求，可以选择低通、高通、带通或带阻滤波器。

低通滤波器允许低频信号通过，高通滤波器允许高频信号通过，带通滤波器允许特定频率范围内的信号通过，而带阻滤波器则阻止特定频率范围内的信号通过。

第二步是选择滤波器的放大器类型。

常见的有源滤波器放大器类型包括运放（operational amplifier）放大器和差分放大器（differential amplifier）。

运放是一种高增益、低失真的放大器，适用于大部分有源滤波器设计。

差分放大器则适用于需要更高增益和更好性能的应用。

第三步是选择滤波器的架构。

有源滤波器的架构包括多级放大器和单级放大器。

多级放大器滤波器能够实现更高的滤波器阶数和更陡的滚降斜率，但会增加滤波器的复杂度和成本。

单级放大器滤波器则适用于只需要低阶滤波器的简单应用。

第四步是确定滤波器的频率响应要求。

根据应用的需求，确定滤波器的截止频率和通带增益。

截止频率是滤波器在频率响应中的一个分界点，通带增益是滤波器在通带范围内的增益。

第五步是选择滤波器的元件数值。

根据滤波器的频率响应和放大器的特性，选择适当的电容和电阻数值。

电容和电阻的数值决定了滤波器的截止频率和通带增益。

同时，还需要根据放大器的工作电压确定电源电压。

第六步是根据设计要求绘制滤波器电路图。

根据选择的放大器类型和滤波器架构，绘制电路图并确定元件的布局和连接方式。

第七步是进行滤波器的仿真和测试。

使用电子设计自动化（EDA）软件对滤波器进行仿真，验证滤波器的性能是否满足设计要求。

如果有必要，可以进行实际电路的测试，并根据测试结果进行调整和优化。

有源滤波器常用的类型有以下几种：第一种是差分放大器滤波器。

题 目 RC有源带通滤波器的设计科 目 现代电路理论RC有源带通滤波器的设计摘要滤波器的功能是让一定频率范围内的信号通过，而将此频率范围之外的信号加以抑制或使其急剧衰减。

当干扰信号与有用信号不在同一频率范围之内，可使用滤波器有效的抑制干扰。

用LC网络组成的无源滤波器在低频范围内有体积重量大，价格昂贵和衰减大等缺点，而用集成运放和RC网络组成的有源滤波器则比较适用于低频，此外，它还具有一定的增益，且因输入与输出之间有良好的隔离而便于级联。

由于大多数反映生理信息的光电信号具有频率低、幅度小、易受干扰等特点，因而RC有源滤波器普遍应用于光电弱信号检测电路中。

本课题研究内容主要是用multisim软件设计仿真有源带通滤波器的二级级联和四级级联方式的电路。

关键词：集成运放；RC网络；multisim软件；有源带通滤波器目录摘要1目录2一本课题内容提要 3二二级串联的带通滤波器 31 设计要求32 基本原理33 设计方案34电路设计与参数计算35 性能仿真分析5三四级串联的带通滤波电路 71 总体方框图71.1 级数选择71.2 元器件的选择72 电路设计分析8四总结 9参考文献 11一、本课题内容提要滤波器的功能是让一定频率范围内的信号通过，而将此频率范围之外的信号加以抑制或使其急剧衰减。

当干扰信号与有用信号不在同一频率范围之内，可使用滤波器有效的抑制干扰。

其优点：不用电感元件、有一定增益、重量轻、体积小和调试方便，可用在信息处理、数据传输和抑制干扰等方面；缺点为：但因受运算放大器的频带限制，这类滤波器主要用于低频。

根据对频率选择要求的不同，滤波器可分为低通、高通、带通与带阻四种。

本课题采用低通-高通级联实现带通滤波器。

二、二级串联的带通滤波电路1、设计要求①性能指标要求：△f=3000Hz-300Hz=2700Hz;②通带电压增益：Au=1​；③完成电路设计和调试过程。

2. 基本原理带通滤波器(BPF)能通过规定范围的频率，这个频率范围就是电路的带宽BW，滤波器的最大输出电压峰值出现在中心频率f0的频率点上。

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（L P F）、高通滤波器（H P F）、??带通滤波器（B P F）、带阻滤波器（B E F）、??全通滤波器（A P F）。

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A V P、通带截止频率f P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：图2 无限增益多路负反馈有源二阶带通滤波器电路。

RC有源带通滤波器的设计有源带通滤波器是一种结合了有源和带通滤波器两种技术的电路设计。

有源滤波器使用了一个或多个放大器来增强滤波器的性能。

带通滤波器则是一种能够通过选择特定频率范围内的信号而阻断其他频率的滤波器。

有源带通滤波器的设计旨在实现对特定频率范围内信号的放大和通过，同时阻断其他频率的信号。

有源带通滤波器可以通过各种电子设备实现，包括操作放大器和其他被动电子元件。

在设计过程中，需要考虑滤波器的增益、带宽和频率响应等参数。

首先，确定需要通过的频率范围。

这可以根据需要来确定，例如需要通过500Hz至2kHz范围内的信号。

确定了频率范围后，可以计算出滤波器的中心频率，即带通滤波器应该放大的频率。

例如，在500Hz至2kHz范围内，中心频率可以设定为1.25kHz。

其次，根据中心频率和所需带宽，可以计算出带通滤波器的质因数。

质因数是一个用于衡量带通滤波器频率选择性能的指标，计算方法为中心频率除以带宽。

例如，对于1.25kHz的中心频率和200Hz的带宽，质因数为6250。

然后，根据质因数可以选择适当的有源滤波器电路。

常见的有源滤波器电路包括多级滤波器、巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器。

这些电路各有优缺点，选取时需要综合考虑滤波器的性能要求和设计复杂度。

在选取了适当的有源滤波器电路后，可以根据所选电路的参数进行配置和调整。

这包括放大器的增益和频率响应等参数。

可以使用模拟电路设计软件来模拟和优化滤波器的性能。

完成电路设计后，需要制作滤波器的原型进行实际测试。

可以使用示波器和信号发生器等仪器来测试滤波器的频率响应和滤波效果。

根据测试结果，可以对电路进行调整和优化，直到满足设计要求。

最后，可以考虑增加其他功能和特性来进一步优化滤波器的性能。

例如，可以加入自动增益控制（AGC）电路来实现自动调节放大器增益，以适应不同输入信号的变化。

总之，有源带通滤波器的设计是一个综合考虑频率范围、中心频率、带宽、滤波器电路和性能要求等因素的过程。

一阶低通滤波器有源低通滤波器计算利用R、L、C所组成的滤波电路称作无源滤波器，它有很多的缺点。

其中的电感L本身具有电阻与电容，使得输出结果会偏离理想值，而且会消耗电能。

若只利用 R、C再附加放大器则形成主动滤波器，它有很多的优点，例如：不使用电感使得输出值趋近理想值；在带通范围能提高增益，减少损失；用放大器隔离输出、入 端，使之可以使用多级串联。

1、一阶低通滤波器（一节RC网路） 838电子截止频率:126计算公式大全频率低于时→电压增益频率高于时→衰减斜率：每10倍频率20dB图1 电路组成 图2 响应曲线所谓低通滤波器(LPS：low pass filter)是允许低频讯号通过，而不允许高频讯号通过的滤波器。

图3所示是RC低通滤波电路，其电压回路公式：其增益可得实际增益为增益值是频率的函数，在低频区ω极小， RωC << 1，A V(ω) = 1讯号可通；在高频区ω极大， RωC >> 1，A V(ω) = 0信号不通。

RωC = 1时是通与不通的临界点，此时的频率定义为截止频率：。

图4所示RC低通滤波电路的增益随频率的变化是缓慢的，故其不是一个好的滤波电路。

图5所示是低通有源滤波器，它的增益显示在图6。

低通有源滤波器在低频区的增益为：V O /VI=(R1+R2)/R2其推导如下：在低频区RC串联之电位降都在电容，故V in = V C = Vp。

见图5，因负回馈，电路在线性工作区，于是我们有关系式：，可知电容C之电位降与电阻R2之电位降相同，又流过R1与R2之电流相同均为I，故得到电脑桌面背景图片在高频区RC串联之电位降都在电阻，故V C = V p = 0。

因负回馈，电路在线性工作区，于是有关系式：，得到R2之电位降为0，I = 0，V0 = 0。

图3 RC低通无源滤波电路图4 RC低通滤波电路之输出讯号振幅与频率的关系图5 低通有源滤波器图6 低通主动滤波器增益二阶低通滤波器（二节RC网路）有源二阶低通滤波器计算（二节RC网路）电路原理截止频率频率低于时→电压增益频率高于时→衰减斜率：每10倍频率40 dBEX：如图所示电路（假设为理想OP），当频率为159kHz时，其电压增益约为？ 详解：(1)该电路为低通主动滤波器，所以其高频截止频率（f H）为(2)由于OPA为非反相放大器，所以其（倍），若以dB值表示，则为20 logAv =20 log10=20(dB)(3)输入频率159kHz为截止频率15.9kHz的10倍，由于输入讯号的频率每上升10倍时，该低通主动滤波器的增益将下降20dB(-20dB)，故当输入讯号的频率为159kHz时，其电压增益已降为0dB(20-20=0)有源一阶高通滤波器计算（一节RC网路）有源一阶高通滤波器（一节RC网路）电路 响应曲线截止频率频率高于F L时→电压增益频率低于F L时→增加斜率：每10倍频率20dB二阶高通滤波器（二节RC网路） 二阶高通滤波器（二节RC网路） 电路源理 频率计算截止频率频率高于F L时→电压增益频率低于F L时→增加斜率：每10倍频率40 dB无源带通滤波器若想要接收某一特定频率的电波，需要用滤波电路来做筛选。

滤波器参数设计方案说明一、设计指标1、滤波器函数类型：巴特沃斯、契比雪夫2、滤波器类型：低通、高通、带通3、中心频率或截至频率范围：1Hz～140kHz4、滤波器阶数：4阶5、输入信号范围：最大幅值4Vpp，最小幅值mV级6、输入信号：正弦波（0～40MHz）、方波（0～1MHz,默认占空比50%）两种，幅度可通过电位器调节7、输出信号：两级程控放大（0～96dB），一级程控衰减（0～48dB）二、设计中使用的公式及数据表2.1 中心频率及Q值计算公式'C)C=Q为各阶巴特沃斯和契c B C比雪夫对应的归一化系数；为带通滤波器的中心频率，BW为带通滤波器的带宽，Q’为带（2）Ω0通滤波器的品质因数。

表2.2 各阶滤波器二阶滤波器节B、C表注：契比雪夫滤波器的各阶系数是在通带波纹为0.1dB下求得。

表2.3 4阶滤波器设计参数表（采用归一化频率）注：（1）表中给出的巴特沃斯和契比雪夫滤波器系数均为4阶滤波器； （2）契比雪夫滤波器的通带波纹为0.1dB ，两种滤波器的带通模式下为'0/(Hz)5BP Q f BW ==时的参数，BW 为带通滤波器的带宽，Q ´为带通滤波器的品质因数。

三、低通滤波器设计 1、截止频率及Q 值计算由文献《有源滤波器精确设计手册》可以查得四阶巴特沃斯和契比雪夫滤波器各二阶节的B 、C 值，见表2.2。

根据表2.1，计算得到四阶巴特沃斯和契比雪夫滤波器各二阶滤波器节的Q 值，如表2.3，我们重新整理成表3.1。

表3.1 四阶低通滤波器各二阶滤波器节的Q 值和归一化频率2、0/clk f f 、Ｑ和工作模式编程参数的确定f clk /f 0编程参数的确定有两种方法：（1）固定f clk /f 0比值，即无需改变频率比的N F 编程值，通过改变时钟频率f clk 对应改变中心频率（截止频率）f 0值。

也即根据输入中心频率（截止频率）f 0计算得到时钟频率f clk 。