二阶压控型低通滤波器的设计
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课程设计说明书课程设计题目:有源二阶低通滤波器学院名称:信息工程学院专业:通信工程姓名:班级学号:同组人:指导老师:黄丽贞信息工程学院2010 年3月13 日课程设计任务书I、课程设计题目:有源二阶低通滤波器II、课程设计技术要求及主要元器件:〖基本要求〗:1) 分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路;2)截止频率f c=2KHz;3)增益A vp=2 ;〖主要参考元器〗:UA741CD芯片;III、电子专业课程设计工作内容及进度安排:第一周查阅资料,确定方案,Multisim仿真第二周设计制作,电路调试,撰写报告Ⅳ、主要参考资料:[1]童诗白.模拟电子技术基础(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2006[2] 谢自美.电子线路综合设计(第一版) [M].武汉:华中科技大学出版社,2006[3] 沈小丰,余琼蓉.电子线路实验——模拟电路基础[M].北京:上清华大学出版社,2005摘要在现代的电信设备和各类控制系统中,滤波器应用极为广泛。
在我们日常生活中,几乎所有的电子部件都有使用滤波器,而且滤波器的优劣将直接决定电子产品的优劣。
鉴于滤波器与人们的生活息息相关,本文研究的对象正是一个二阶有源低通滤波器(巴特沃思响应)。
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内,让信号无衰减地通过电路,而通带外的其他信号将受到很大的衰减;从而提高滤波效果。
本设计运用uA741和RC选频网络实现了信号频率在给定的范围内通过,也在一定程度上提高了滤波效果。
关键字:二阶、频率衰减、滤波目录前言 (1)第一章二阶低通滤波器的设计要求 (2)1.1设计任务及要求 (2)第二章电路设计原理及方案 (3)2.1二阶有源低通滤波器的特点 (3)2.2设计原理 (4)2.3设计方案 (6)2.3.1芯片选择 (6)2.3.2二阶低通滤波器电路 (8)第三章滤波电路的详细设计 (9)3.1二阶有源低通滤波器的理论分析 (9)3.1.1频率特性 (9)3.1.2通带电压放大倍数AUP (9)3.2二阶低通滤波器的理论计算 (9)3.3用Mutisim仿真 (12)第四章电路的焊接与调试 (14)4.1电路的安装 (14)4.2电路的调试 (14)实验结论 (15)第五章设计心得和体会 (16)参考文献 (17)附录一 (18)附录二 (19)前言随着社会文明的进步和科学技术的发展,先进的电子技术在各个近代学科门类和技术领域中占有不可或缺的核心地位。
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Multisim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;一:实验内容及要求: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。
二:实验器材软件:Multisim仿真软件。
器材:正弦波信号源(f=200KHz 幅度:1v),电容两个,电阻四个,集成运放3554AM一个。
三:实验电路对于信号的频率具有选择性的电路称为滤波电路,它的功能是使特定频率范围内的信号通过,而阻止其他频率信号通过。
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Ao=1+6RfR =1+1=2 通带截止频率fo 与3 dB 截止频率fc 计算如下所以,fc=1.272fo=126.53KHz四 Multisim 分析4.1 瞬态分析从图可以看出,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。
电压放大倍数Auf=2。
4.2交流分析从图中可以看出, 3 dB截止频率约为127 kHz。
与理论计算值值基本符合。
4.3参数扫描分析从图可以看出,曲线从下至上对应的电阻RF由100 Ω至1000 Ω幅频特性纵截止频率约为125 kHz。
并且,RF越大,Auf越大,Q越大,幅频特性曲线越尖锐。
在同样的设计截止频率下,Q值的不同对实际截止频率有较大的影响。
4.4傅理叶分析由图可知,输出电压的谐波失真率很小,为 4.61229%,符合实验设计要求。
4.5传递函数分析由图可知,输入电阻Ri=239.44900G,输出电阻Ro=400.3851放大倍数Au=1.99971,符合设计要求.压控电压源二阶低通滤波电路的设计与仿真分析学院:电子信息工程学院年级:2008级专业:自动化学号:00824032姓名:魏文龙完成日期:2012年5月14日参考文献:1黄智伟,《基于Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析》,电子工业出版社,2008年1月2童诗白华成英《模拟电子技术基础》,高等教育出版社,2006年1月3。
目录一题目规定与方案论证........................................................ 错误!未定义书签。
1.1(设计题题目)二阶有源低通滤波器............................................. 错误!未定义书签。
1.1.1题目规定.................................................................................. 错误!未定义书签。
1.1.2 方案论证................................................................................. 错误!未定义书签。
1.2(实训题题目)波形发生器与计数器............................................. 错误!未定义书签。
1.2.1题目规定.................................................................................. 错误!未定义书签。
1.2.2方案论证.................................................................................. 错误!未定义书签。
二电子线路设计与实现........................................................ 错误!未定义书签。
2.1二阶有源低通滤波器........................................................................ 错误!未定义书签。
2.2十位二进制加法计数器电路设计.................................................... 错误!未定义书签。
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)前言早先的滤波器是由电器,电容和电阻构成的无源电路,然而电感的使用带来了许多问题:第一,电感的损耗比电容大得多,因而其品质因数错误!未找到引用源。
二阶压控低通滤波器设计二阶压控低通滤波器是一种常用的信号处理电路,可以滤除高频信号,并且具有可调节截止频率的特性。
压控低通滤波器通常由一个滤波器和一个压控电阻组成,其中滤波器用于滤除高频信号,而压控电阻则用于控制滤波器的截止频率。
设计一个二阶压控低通滤波器的关键是确定滤波器的传递函数和压控电阻的特性。
一种常见的设计方法是使用巴特沃斯滤波器作为基础滤波器,然后通过改变压控电阻的阻值来调节截止频率。
首先,我们需要确定滤波器的传递函数。
二阶低通滤波器的传递函数一般为:H(s)=K/(s^2+s/Q+1)其中,s是拉普拉斯变量,Q是品质因数,K是传递函数增益。
根据巴特沃斯滤波器的特性,我们希望在截止频率处的增益为-3dB,即:H(jωc),=1/√2根据传递函数的定义,可以得到:H(jωc),=,K/(jωc)^2+jωc/Q+1,=1/√2将ωc代入,可以求得:K/(jωc)^2+jωc/Q+1,=1/√2对上式进行运算,可以得到:K/(-ωc^2+jωc/Q+1),=1/√2由于左边的表达式是复数,我们可以将其绝对值平方,得到:K/(-ωc^2+jωc/Q+1),^2=1/2进一步展开运算,可以得到:K^2/(ωc^4+1/Q^2ωc^2+1)^2=1/2移项并简化,可以得到:K^2=(ωc^4+1/Q^2ωc^2+1)^2/2因此,我们可以根据所需的截止频率和品质因数来确定传递函数的增益K。
接下来,我们需要设计压控电阻的特性。
压控电阻通常由压敏电阻和控制电压组成,其阻值随着控制电压的变化而变化。
在设计中,我们可以选择一个合适的压敏电阻,然后通过在电路中加入一个可调节电压源来控制压控电阻的阻值。
具体来说,我们可以选择一个二极管作为压敏电阻,并且将其正极连接到滤波器的输入端,负极连接到滤波器的接地点。
然后,我们可以通过改变二极管的控制电压来改变其阻值。
通过改变控制电压,我们可以改变压控电阻Rc的阻值,从而改变滤波器的截止频率。
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二阶低通有源压控电源型滤波器设计与实现作者:伊德日呼代沁萨日娜
来源:《中国新技术新产品》2012年第19期
摘要: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。
本文介绍了滤波器的基本理论思想,具体阐述了低通滤波器的基本工作原理及设计方法。
设计出二阶低通有源压控电源型滤波器,并采用仿真,该滤波器效果优越。
关键词:滤波器;集成运放;放大倍数;频率
中图分类号:DF412.1 文献标识码:A
1滤波器
1.1滤波器的概念
1.2滤波器的幅频特性
1.3有源滤波电路
无源滤波电路是RLC等元件构成,不含受控电子器件的电路。
有源滤波电路是RLC等元件以外还用了线形组件等有源器件构成的滤波器。
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。
如集成运算放大器可以构成体积小,品质因数高的有源滤波器。
2集成运算放大器
2.1集成运算放大器的基本组成
2.1.1输入级。
有源二阶低通滤波器成绩:分电子工程系课程设计报告书课程设计名称电子技术课程设计题目有源二阶低通滤波器学生姓名高浩宝专业电子信息工程班级2007QQ 0日期: 2009 年 6 月日摘要:本文主要介绍了二阶压控电压源低通滤波器, 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。
本滤波器主要用于限制信号于一定频率内通过.主要芯片为UA741运放器.在制作过程中运用到了protel,EWB等软件,用来制作电路板和设计的仿真计算等.关键字:低通;UA741;滤波; 截止频率;Abstract:The lowpass filter one selecting circuit frequently typical,give the frequency band definitely, in theory it make signal is it decay to have through circuit, the called outside of the bandpass other signal receive heavy decay very, very great frequency band that decays is called and hindered bringing, the bandpass and bounded frequency of hindering the area are called and closed at frequency, the basic demand of the wavefilter is: (1) Bandpass decay of signal light, hinder with interior signal heavy decay , carry out the transition to from bandpass decay brought to hinder characteristic steep to rise direct; (2)It is a constant that the characteristic in the bandpass is permanent in impedance, so that impedance is matched. This article introduced the active low pass filter,This filter mainly use in the clipped wave passing in the certainfrequencyThe main chip is UA741 transports putting。
目录一题目要求与方案论证 (1)1.1(设计题题目)二阶有源低通滤波器 (1)1.1.1题目要求 (1)1.1.2 方案论证 (1)1.2(实训题题目)波形发生器与计数器 (4)1.2.1题目要求 (4)1.2.2方案论证 (4)二电子线路设计与实现 (6)2.1二阶有源低通滤波器 (6)2.2十位二进制加法计数器电路设计 (7)三结果与分析 (9)3.1二阶有源低通滤波器 (9)3.2二位十进制加法计数器的实现 (10)四总结与体会 (12)参考文献 (13)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f0=1000HZ;通带内电压放大倍数A=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)。
压控电压源二阶高低通滤波电路
压控电压源(Voltage-Controlled Voltage Source,简称VCVS)是一种电子电路元件,它的输出电压受控制电压的影响。
而二阶高低通滤波电路是一种滤波器,可以通过滤除或通过特定频率的信号来实现信号的分离和处理。
将它们结合起来,我们可以设计出一种能够根据输入信号的频率特性来调节输出电压的电路。
对于压控电压源二阶高低通滤波电路,我们可以从以下几个方面来进行全面的回答:
1. 电路结构,描述该电路的整体结构和连接方式,包括压控电压源的连接方式以及二阶高低通滤波电路的具体组成。
2. 工作原理,解释该电路是如何工作的,包括压控电压源是如何根据控制电压来调节输出电压的,以及二阶高低通滤波电路是如何实现信号的滤波和分离的。
3. 频率特性,分析该电路的频率特性,包括在不同频率下对输入信号的响应,以及在不同控制电压下输出电压的变化情况。
4. 应用领域,介绍该电路的应用领域,例如在通信、音频处理
等方面的具体应用,以及其在电子工程中的重要性和实用性。
5. 设计考虑,讨论设计该电路时需要考虑的因素,包括元件的
选择、稳定性、性能指标等方面的考虑。
通过以上多个角度的全面回答,可以更好地理解压控电压源二
阶高低通滤波电路的原理和应用。
希望这些信息能够对你有所帮助。
东北石油大学课程设计课程电子线路综合课程设计题目有源滤波器设计院系电子科学学院专业班级电子信息工程14-3学生姓名陈忠昕学生学号140901140308指导教师韩建2016年7月14日东北石油大学课程设计任务书课程电子线路综合课程设计题目有源滤波器设计专业电子信息工程14-3 忠昕学号8主要容、基本要求、主要参考资料等主要容:利用运算放大器组成有源低通、高通、带通、带阻滤波器。
基本要求:1. 通频带自定义;2. 测量设计的有源滤波器的幅频特性;3. 选用通用运算放大器,运放的开环增益应在80dB以上;4. 采用Multisim软件进行仿真,验证和完善设计方案;5. 按要求完成课程设计报告,交激光打印报告和电子文档。
主要参考资料:[1] 童诗白. 模拟电子技术基础(第四版)[M]. :高等教育,2006.[2] 明义. 电子技术课程设计实用教程(第3版) [M]. :中南大学,2010.[3] 程春雨. 模拟电子技术实验与课程设计[M]. :电子工业,2016.完成期限2016年7月14日指导教师专业负责人2016 年7 月5 日一、任务技术指标1. 二阶压控型有源低通滤波器(LPF )设计一个二阶压控型有源低通滤波器,要求特征频率f 0=100kHz ,Q=1;2. 二阶压控型有源高通滤波器(HPF )设计一个二阶压控型有源高通滤波器,要求特征频率f 0=100Hz ,Q=1;3. 二阶压控型有源带通滤波器(BPF )设计一个二阶压控型有源带通滤波器,要求中心频率为f 0=5KHz ,Q=2;4. 二阶压控型有源带阻滤波器设计一个二阶压控型有源带阻滤波器,要求中心频率为f 0=100Hz ,Q=2;二、总体设计思想设计滤波电路实现,让指定频段的信号能比较顺利地通过,而对其他频段信号起衰减作用。
如低通滤波电路能使低频信号顺利通过,而使高频信号受到抑制。
常见的无源滤波有RC 滤波,但RC 滤波电路中的电阻会消耗信号能量,所以我们用放大电路和RC 网络组成有源滤波电路,以提高滤波性能。
运算放大器二阶低通滤波器的设计1、二阶低通滤波器二阶低通滤波器有三种结构:普通型、压控电压源型(即塞伦-凯型)和多路反馈型。
这里只讨论压控电压源型。
图5-62为压控电压源型二阶低通滤波器,其增益可通过独立设定。
图5-63为单位增益压控电压源型二阶低通滤波器。
图5-62 压控电压源型二阶低通滤波器图5-63 单位增益压控电压源型二阶低通滤波器图5-62 电路的传递函数是对于图5-63中单位增益(A0=1)电路,其传递函数可简化为把该传递函数与式(5-31)作系数比较,可以得到在指定C1和C2之后,R1和R2的阻值计算为为了使上式中根式部分得到实数,C2必须满足条件:【例5-15】二阶单位增益切比雪夫低通滤波器。
任务是设计一个二阶单位增益切比雪夫低通滤波器,其截止频率fc=3kHz,通带纹波为3dB。
从表5-6(3dB纹波切比雪夫系数)可以得到二阶滤波器的a1和b1:a1=1.0650和b1=1.9305。
在指定C1为22nF后,可以得到C2的值为把a1和b1代入R1,2的电阻方程,可以得到这个设计的最终电路如图5-64所示。
压控电压源型二阶低通滤波器的一个特殊情况是,使用相等的电阻值和相等的电容值:R1=R2=R,C1=C2=C。
因此,一般的传递函数变为将上式与式(5-31)比较系数之后,可以得到在给定C之后,可以对R和A0求解,结果为因此,A0仅与电路品质因数Q有关,反之亦然。
Q以及滤波器类型是由增益A0的设定值确定的。
图5-65中的电路可以通过使用不同的电阻比值R4/R3来改变滤波器的类型。
由此可见,滤波器三个类型的区分,不是由于电路的基本结构不同,而是由于同一结构中两个电阻比值的不同。
图5-64 具有3dB纹波的二阶单位增益切比雪夫低通滤波器图5-65 可通过调节电阻比值来改变滤波器类型的二阶低通滤波器表5-1列出每一种类型的二阶滤波器的系数,并给出调节Q值时所用的电阻比率。
表5-1 二阶滤波器的系数然后计算出其中每一个部分滤波器,方法是先指定电容值,再计算所需的电阻值。
压控电压源二阶低通有源滤波电路设计与仿真侯卫周;谷城【摘要】利用M ultisim10.1软件对压控电压源二阶低通滤波器进行仿真分析,通过选择不同信号源观察输入、输出波形的相位关系和幅值关系,比较输出、输入波形幅值比是否等于通带电压放大倍数;调节负反馈电阻大小,观察品质因素变化对滤波器幅频特性和相频特性的影响,得到的仿真的结果与实际理论分析基本一致。
仿真结果表明,将M ultisim10.1合理地引入到模拟电子线路实验教学中,能将一些高深、抽象的电子电路的理论教学变得具体和生动,有利于学生对电路的认知,提高电子线路理论课的教学效果和教学质量。
%The two-order low pass active filter circuit of voltage controlled voltage source has been analyzed and simulated by Multisim10 .1 software ,observed the phase-frequency and amplitude-frequency of output and input waveform via choosing different signal sources ,the output and input waveform amplitude ratio comparedis equal to the pass band voltage amplification or not ;when by adjusting negative feedback resistance ,the influence of phase-frequency and amplitude-frequency characteristics as quality factors changing can be observed .The simulation results are consistent with the practical theory .It shows that reasonably introducing Multisim10 .1 simulation technology could make some abstract and advanced theoretical teaching become concretely and lively ,thus it is suitable for cultivating students’ cognitive view of circuit ,further can improve teaching effect and teaching quality of the Electronic Circuit Theory couse .【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2014(000)010【总页数】4页(P103-106)【关键词】压控电压源;二阶低通有源滤波器;仿真【作者】侯卫周;谷城【作者单位】河南大学物理与电子学院,河南开封 475003;河南大学物理与电子学院,河南开封 475003【正文语种】中文【中图分类】TN713;TP391.9滤波器是一种使有用频率信号通过、抑制无用频率信号的器件即让使特定的频率范围内的信号通过,而阻止其他无用信号通过。
二阶rc低通滤波器截止频率计算二阶RC低通滤波器是一种常见的电子滤波器,它能够将高频信号滤除,只保留低频信号。
在设计和计算二阶RC低通滤波器的截止频率时,需要考虑滤波器的电阻和电容参数。
下面是二阶RC低通滤波器截止频率计算的相关参考内容:1. 滤波器的基本原理:二阶RC低通滤波器是由两个电阻和两个电容组成的,可以通过改变电阻和电容值来改变截止频率。
滤波器的基本原理是通过电容器的充放电过程来实现信号的滤波。
当输入的高频信号频率大于截止频率时,电容器的充放电时间较短,导致电容器电压较低,输出信号幅度减小;当输入的低频信号频率小于截止频率时,电容器的充放电时间较长,导致电容器电压较高,输出信号幅度保持较高。
2. 二阶RC低通滤波器截止频率计算公式:二阶RC低通滤波器的截止频率可以通过以下公式计算:fc = 1 / (2πRC)其中,fc为截止频率,R为电阻值,C为电容值,π为圆周率(约等于3.14159)。
3. 电阻(R)的选择:电阻是二阶RC低通滤波器的限流元件,一般不会对截止频率产生太大的影响。
在设计时,可以选择适当的电阻值,使其满足电路的要求即可。
4. 电容(C)的选择:电容是二阶RC低通滤波器的主要参数之一,它直接影响到截止频率的大小。
较小的电容值会使截止频率较高,较大的电容值会使截止频率较低。
在实际设计中,可以根据需求选择合适的电容值来调整截止频率。
5. 示例:例如,若希望设计一个二阶RC低通滤波器,使得截止频率为10kHz,可以假设一个合理的电阻值(如1kΩ),然后通过截止频率公式计算所需的电容值:C = 1 / (2πfR) = 1 / (2π*10,000*1,000) = 15.915μF(约等于16μF)因此,可以选择一个15.915μF的电容来实现所需的截止频率。
以上是二阶RC低通滤波器截止频率计算的相关参考内容。
在实际应用中,也可以根据具体需求和设计要求,选择合适的电阻和电容值来设计和调整滤波器的截止频率。
二阶压控型低通滤波器的设计一、二阶压控型低通滤波器的基本原理二阶低通滤波器通过减弱输入信号中高频部分的幅值,使得只有低频信号通过,可以实现信号的滤波功能。
压控型低通滤波器是通过改变其截止频率来实现对滤波频带的调节。
其基本原理是通过控制压控电阻或电容的阻值或容值来改变滤波器的截止频率。
压控型低通滤波器一般包括一个滤波电路和一个控制电路。
滤波电路实现信号的滤波功能,控制电路实现对滤波频带的调节。
二、二阶压控型低通滤波器的电路结构二阶压控型低通滤波器的电路结构一般包括一个滤波器电路和一个控制电路。
滤波器电路可以采用多种形式的RC电路,如T型电路、π型电路等。
其中,T型电路是一种常用的二阶低通滤波器电路,其具有较好的性能。
控制电路可以通过压控电阻或压控电容对滤波电路中的元件进行控制,从而实现对滤波频带的调节。
三、二阶压控型低通滤波器的参数选择在设计二阶压控型低通滤波器时,需要考虑的参数有滤波器的截止频率、增益和带宽。
其中,截止频率决定了滤波器的频率响应特性,增益决定了输出信号的幅值,带宽决定了滤波器的频带范围。
选择合适的截止频率是设计二阶压控型低通滤波器的关键。
一般情况下,截止频率的选择要根据滤波器应用的具体需求来确定。
如果需要滤除较高频率的噪声信号,截止频率应选择为噪声信号频率以上的其中一值。
如果需要保留较低频率的信号,截止频率应选择为需要保留的信号频率以下的其中一值。
增益和带宽的选择也需要根据具体应用需求来确定。
增益一般情况下选择为1,即不改变输入信号的幅值。
带宽则根据应用要求选择,要保证滤波器能够滤除高频噪声信号,同时保留所需的信号频率。
最后,要注意选择合适的元件参数来实现设计要求。
电阻和电容的选择需要考虑其阻值或容值与滤波器的截止频率的关系,以及其功率容量和可靠性等因素。
另外,在控制电路中,压控电阻或压控电容的选择需要考虑其控制范围和控制灵敏度等因素。
总结起来,二阶压控型低通滤波器的设计需要从基本原理、电路结构和参数选择三个方面进行考虑。
目录实验目的------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3实验要求------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3实验原理------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3滤波器基础知识简介-------------------------------------------------------------------------------- 3有源低通滤波器(LPF)-------------------------------------------------------------------------- 4二阶压控型低通滤波器--------------------------------------------------------------------------- 4实验设计------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5仿真分析------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6仿真电路---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6实验结果---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7波特图仪显示-----------------------------------------------------------------------------------------------7AC交流分析显示-------------------------------------------------------------------------------------- 9实验结果分析------------------------------------------------------------------------------------------------13理论计算-------------------------------------------------------------------------------------------------------13实验结果比较与分析--------------------------------------------------------------------------------13实验结论-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14参考文献--------------------------------------------------------------------------------------------------------------14实验目的:1、熟悉由集成运放和阻容元件组成的有源滤波器的原理;2、学习运用传递函数法分析有源滤波器的频率响应;3、学习RC有源滤波器的设计及电路调试方法;4、学习利用Multisim仿真软件进行电路仿真分析。
实验要求: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0.01μF的电容器,电阻的阻值尽量接近实际计算值,电路设计完后,用Multisim仿真软件进行仿真分析,并画出其频率特性曲线。
实验原理:1、滤波器基础知识简介按照滤波器的工作频带,滤波器可分为低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)、带阻滤波器(BEF)几种。
按滤波器传递函数的极点数又分为一阶滤波器、二阶滤波器等。
如果滤波器仅由无源元件(电阻、电容和电感)组成,则称之为无源滤波器;若滤波器含有有源元件(晶体管、集成运放等),则称之为有源滤波器。
由阻容元件和运算放大器组成的滤波电路称为RC有源滤波器。
由于集成运放有带宽的限制,目前RC有源滤波器的工作频率比较低,一般不超过1MHz。
2、有源低通滤波器(LPF)低通滤波器允许输入信号中低于截止频率的低频或直流分量通过,抑制高频分量。
有源低通滤波器是以RC无源低通滤波器为基础,与集成运放连接而成。
3、二阶压控型低通滤波器二阶压控型有源低通滤波器如下图所示。
图错误!不能识别的开关参数。
.二阶压控型低通滤波器原理图将电容器C1的接地端改接到运放的输出端,引入了正反馈。
由于在通带内电容器可视为“开路”,因此C1的改接不影响滤波器的通带电压放大倍数,即Aup=1+RfR1。
为简化计算,令R2=R3=R,C1=C2=C,根据“虚短”和“虚断”特性以及叠加定理可解得传递函数:Aus=Uo(s)Ui(s)=11+3-AupsCR+(sCR)2Aup令s=jω,得滤波器的频率响应表达式:Au=Aup1-ff02+j(3-Aup)ff0式中f0=12πRC。
令1-fHf02+j(3-Aup)fHf0=2解得该滤波器的上限截止频率为fH=1+52f0≈1.27f0定义有源低通滤波器的等效品质因数Q为f=f0时电压放大倍数的模与通带电压放大倍数之比,即Q=13-Aup在实际应用中,Q的调节范围为0.5≤Q≤100,一般选取Q=1附近的值。
实验设计本次实验采用上述二阶压控型低通滤波器电路图。
令Aup=1+RfR1=2fH=1+52f0≈1.27f0=1.2712πRC=2KHz可取R1=Rf=100KΩ,C=0.01μF,R=10.122KΩ仿真分析运用Multisim软件对上述实验设计思路进行仿真分析。
1、仿真电路运用Multisim绘制的实验电路图如下图错误!不能识别的开关参数。
.实验设计电路图电路中,XFG1为该二阶压控型低通滤波器提供电源。
XBP1有两组端口,左侧IN是输入端口,其“+”、“-”输入端分别接被测电路输入端的正、负端子;右侧OUT是输出端口,其“+”、“-”输入端分别接被测电路输出端的正负端子。
XBP1的IN端为二阶压控型低通滤波器提供一扫描信号。
2、实验结果2.1波特图仪显示运用Multisim中的波特图仪(XBP1)观察二阶压控型低通滤波器的频率特性。
XBP1的设置以及观察结果显示如下:图错误!不能识别的开关参数。
. XBP1的幅频显示1图错误!未定义书签。
.XBP1的幅频显示2图4.XBP1的幅频显示3图错误!不能识别的开关参数。
. XBP1的相频显示1图 6. XBP1的相频显示2根据上述五幅波特图仪的显示可知:该滤波器呈现低通状态。
在f=1mHz即通带内20lg Au=6.021dB,Au的相移为0Deg;在f=f0=1.577KHz时,20lg Au=5.994dB;在f=2.136KHz时,20lg Au=1.9dB,Au的相移为-122.534Deg。
2.2 AC交流分析显示运用Multisim的AC交流分析功能对该滤波器进行仿真分析。
显示节点后的电路如下:图错误!未定义书签。
. 交流分析电路图节点2的输出结果如下页:图错误!未定义书签。
. 交流分析的幅频输出图错误!未定义书签。
.交流分析的相频输出图12. 交流分析V2幅频输出2图13.交流分析V2的幅频输出3图错误!未定义书签。
. 交流分析V2的相频输出1图错误!不能识别的开关参数。
.交流分析V2相频输出2根据上述七幅V2的交流分析输出结果可知:该滤波器呈现低通状态。
在f=1mHz即通带内Au=2,Au的相移为-36.5579mDeg;在f=f0=1.5636KHz时,Au=2.0034;在f=2.0063KHz时,Au=1.4046,Au的相移为-116.7069Deg。
实验结果分析3.1理论计算由二阶压控型低通滤波器的工作原理分析可知:通带电压放大倍数Aup=1+RfR1=2;Au=Aup1-ff02+j(3-Aup)ff0所以,在通频带内,Au=Aup=2,20lg Au=6.021dB,相移θ=0;当f=f0=1.575KHz时,Au=Aup=2,20lg Au=6.021dB;当f=fH=2KHz时,Au=1.4182, 20lgAu=3.035dB,相移θ=-115.762Deg。
3.2实验结果比较与分析通过比较分析波特图仪(XBP1)、AC交流分析的输出结果和理论计算值,本次实验设计在误差范围内可以满足实验要求,设计思路正确合理。
误差分析:1、实际的集成运算放大器并非是理想的,故将其看作理想运放来分析存在误差(主要误差);2、电阻与电容的实际参数与标称值不等,存在微小误差;3、导线及电路各节点处有微小电阻;实验结论1、二阶压控型LPF的幅频特性在f=f0处会出现抬升现象,此时正反馈作用最强,使该频段的闭环增益加大;2、本次实验设计在误差范围内,能够满足实验设计要求。
参考文献[1] 王淑娟,蔡惟铮,齐明.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2009.[2] 孟涛.电工电子EDA实践教程[M]. 北京:机械工业出版社,2010.[3] 廉玉欣.电子技术最基础实验教程[M]. 北京:机械工业出版社,2010.。