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：信息工程学院专业：通信工程班级：学号：姓名：评分：教师：20 13年 3 月 13日模拟电路课程设计任务书20 12－20 13学年第2 学期第1周－3周Array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R C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E DA仿真软件Multisim12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。

关键词：二阶低通滤波器，截止频率，电路设计目录前言1第一章课程设计任务及要求21.1设计任务21.2设计要求2第二章系统组成及工作原理32.1有源二阶压控滤波器32.2无限增益多路反馈有源滤波器 (4)第三章电路设计、参数计算、器件选择63.1二阶压控低通滤波器设计及参数计算63.2无限增益多路反馈有源滤波器的设计及参数计算6第四章电路组装及调试84.1压控电压源二阶低通滤波电路84.2无限增益多路负反馈二阶低通滤波器11第五章实验结论155.1实验数据记录与处理15参考文献16附录一芯片介绍：17附录二元件清单18附录三实物图19前言当今时代，随着科学技术的发展，先进的电子技术在各个近代学科门类和科学技术领域中占有不可或缺的核心地位。

课程设计课程设计名称：模拟电子技术基础课程设计题目：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：电子信息工程班级：学号：姓名：****评分：教师：2012 年2月24日模拟电路 课程设计任务书 20 11 —20 12 学年 第 2 学期 第 1 周－ 2 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。

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二种方法设计电路；② 截止频率kHz 2f p =； ② 增益2A v =；进度安排学生姓名：指导时间：周一、周三、周四下午指导地点任务下达考核方式 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。

二阶有源低通滤波器的设计与仿真分析摘要：由低阶系统构建高阶系统是信号与系统设计性实验中的重要实验，本文运用子系统函数的级联、反馈构建高阶系统的思想来设计有源二阶滤波器，然后用节点法对设计的电路来进行分析验证，并用EDA仿真软件Multisim8进行电路仿真；这种教学方法用理论结合实践，达到了巩固知识和提高动手能力的双重效果，提高了教学质量。

关键词: 有源滤波器；传递函数；multisim；幅频特性Design and Simulation Analysis of the two-pole Active low PassFilterAbstract: The construction of high level system by the low level system is an important experiment in signals and systems. in this paper , two-pole active filter was designed by the subsystem’s cascade connection and feedback, then the circuit was analyzed and verifyied by nodal method .the circuit simulation is perfomed in multisim8. This method combines theory with practice.the konwledge can be confirmed and ability can be raised in experiment. It is good for teacher to raise the teaching quality.Keywords: active filter;transfer function;mulitisim;amplitude-frequencycharacteristic二阶有源滤波器是运放的典型应用，也是学生常做的实验之一。

二阶低通滤波器实验报告二阶低通滤波器实验报告引言：在电子领域中，滤波器是一种用于处理信号的重要工具。

滤波器的作用是根据信号的频率特性，选择性地通过或抑制特定的频率分量。

本次实验旨在研究和探索二阶低通滤波器的工作原理和性能。

一、实验目的本次实验的主要目的是：1. 理解二阶低通滤波器的基本原理；2. 掌握二阶低通滤波器的设计和调试方法；3. 通过实验验证滤波器的性能和频率响应。

二、实验原理1. 二阶低通滤波器的基本原理二阶低通滤波器是一种常见的滤波器类型，其主要功能是通过滤除高于截止频率的信号分量，使得信号在低频范围内得到保留。

该滤波器由电容和电感组成，通过调整电容和电感的数值，可以改变截止频率和滤波器的斜率。

2. 二阶低通滤波器的设计方法二阶低通滤波器的设计需要确定截止频率和滤波器的品质因数Q。

截止频率决定了滤波器的频率响应范围，而品质因数Q则决定了滤波器的斜率和幅频特性。

根据所需的滤波器性能，可以选择合适的电容和电感数值，并通过计算和模拟验证其设计是否满足要求。

三、实验装置与步骤1. 实验装置本次实验所需的装置包括信号发生器、二阶低通滤波器电路、示波器等。

2. 实验步骤（1）根据设计要求，选择合适的电容和电感数值，并连接电路。

（2）将信号发生器连接到滤波器的输入端，调节信号发生器的频率和幅度。

（3）将示波器连接到滤波器的输出端，观察输出信号的波形和频率响应。

（4）通过调节电容和电感数值，优化滤波器的性能和频率响应。

（5）记录实验数据，并进行分析和总结。

四、实验结果与分析在实验中，我们根据设计要求选择了合适的电容和电感数值，并连接了二阶低通滤波器电路。

通过调节信号发生器的频率和幅度，我们观察到滤波器输出信号的波形和频率响应。

根据实验数据，我们可以绘制出滤波器的幅频特性曲线和相频特性曲线，并分析其性能和频率响应。

五、实验总结与心得通过本次实验，我们深入了解了二阶低通滤波器的工作原理和性能。

实验中，我们通过调节电容和电感数值，优化了滤波器的性能和频率响应。

Digital Image ProcessingProject title：Lowpass Filtering Project number：Proj04-03 Course number：Z6102X026 Student's name：Student's number：Date due：2012-06-28Date handed in：2012-06-11摘要通过二阶高斯低通滤波器对图像进行滤波作用，我们可以使用C 语言、C++语言、Matlab来实现对我们所需图像的滤波。

这里我们使用Matlab进行编程。

由题设，进行高斯低通滤波器并能够设置其二维高斯的大小范围及中心位置。

再采用题中要求的图像进行滤波。

也可将图像通过二维理想低通滤波器和巴特沃斯低通滤波器，并与之前的二阶高斯低通滤波器的滤波效果进行比较，从而得以合理的进行滤波器选择。

技术讨论：图像处理中，我们可知二阶高斯低通滤波器的传递函数形式为：())2v ,u exp()v ,u (H 22D σ-= 其中)v ,u (D 是距傅里叶变换原点的距离，该式是假设将变换移至频率区域的中心。

而σ表示高斯曲线扩展的程度。

若使得D 0=σ，则可以将滤波器表示为())02v ,u exp()v ,u (H D D 22-=，其中D 0是截止频率。

当D 0)v ,u (D =时，滤波器下降到它的最大值的0.607处。

高斯低通滤波器的傅里叶反变换也是高斯的。

实验结果分析：1，二维高斯低通滤波器如下列程序可知，先将原图显示出来，再绘制二维高斯低通滤波器进行滤波后的图像。

具体步骤得：绘制原图的频谱图-频谱中心化-选择合适设计参数-由传递函数设计算法-FFT逆变换-显示变换后的图像。

具体程序如下得：>> I1=imread('Fig0411(a).jpg');imshow(I1);title('原图');s=fftshift(fft2(I1));[M,N]=size(s); %分别返回s的行数到M中，列数到N中n=2; %对n赋初值%GLPF滤波，截止频率点半径d0=5，15，30d0=5; %初始化d0n1=floor(M/2); %对M/2进行取整n2=floor(N/2); %对N/2进行取整for i=1:Mfor j=1:Nd=sqrt((i-n1)^2+(j-n2)^2);%点（i,j）到傅氏变换中心的距离 h=1*exp(-1/2*(d^2/d0^2)); %高斯低通滤波函数s(i,j)=h*s(i,j); %高斯低通滤波后的频域表示endends=ifftshift(s); %对s进行反FFT移动s=uint8(real(ifft2(s))); figure; %创建图形图像对象imshow(s); %显示高斯低通滤波处理后的图像title('GLPF滤波(d0=5)');截止频率点半径d0=5时图像对比：截止频率点半径d0=15的图像对比：截止频率点班级d0=30的图像对比：2，二维理想低通滤波器如下列程序可知，先将原图显示出来，再绘制二维高斯低通滤波器进行滤波后的图像。

二阶低通滤波器设计报告设计目标：设计一个二阶低通滤波器，实现对输入信号的高频成分进行抑制，从而实现信号的平滑处理。

设计原理：二阶低通滤波器是基于巴特沃斯（Butterworth）滤波器的设计方法。

巴特沃斯滤波器是一种特殊的滤波器，其特点是在通带范围内具有最平坦的幅频特性，且在阻带范围内具有最快的衰减。

设计步骤：1. 确定滤波器的通带截止频率和阻带截止频率。

通带截止频率是指在该频率之前的信号成分会通过滤波器，而在截止频率之后的信号成分会被滤波器抑制。

阻带截止频率是指在该频率之后的信号成分会被滤波器抑制。

2. 根据巴特沃斯滤波器的设计表格，可以得到二阶低通滤波器的主要参数：截止频率、通带增益和阻带衰减。

3. 根据所给的截止频率和阻带衰减要求，在设计表格中找到相应的参数值，并得到对应的通带增益。

4. 根据得到的参数值，可以计算出二阶低通滤波器中各个阶段的传递函数和巴特沃斯滤波器的极点位置。

5. 根据所得到的传递函数和极点位置，可以确定滤波器的系统函数。

6. 可以使用系统函数进行滤波器的频率响应仿真和频率响应曲线的绘制。

7. 根据设计需求，可以进行滤波器的进一步优化，如增加滤波器阶数或采用其他滤波器设计方法。

设计结果：根据给定的截止频率和阻带衰减要求，得到了二阶低通滤波器的参数值。

通过系统函数的频率响应仿真和绘制，可以验证滤波器的设计效果。

结论：二阶低通滤波器是一种常用的滤波器设计方法，可以实现对信号的高频成分进行抑制，从而实现信号的平滑处理。

通过合理选择滤波器的参数值，可以得到满足设计要求的滤波器。

在实际应用中，可以根据具体需求对滤波器进行进一步优化，以获得更好的滤波效果。

课程设计--二阶低通滤波器设计1. 理论基础二阶低通滤波器（second-order low-pass filter）属于电子滤波器的一种。

在电子信号处理中，低通滤波器（low-pass filter）是指可以滤掉高频部分，只保留信号中低频部分的滤波器。

二阶低通滤波器可以更加有效的滤掉高频部分，有更好的频率响应特性。

2. 实验目的设计一个二阶低通滤波器，学习和掌握滤波器的设计方法和理论基础。

3. 实验器材- 电阻器- 电容器- 运放（OPAMP）4. 实验步骤步骤1：选择设定滤波器的截止频率fc，以及质量因数Q值。

其实这两个参数是相互影响的，如果截止频率增大，Q值也需要增大；如果Q值增大，则截止频率也需要增大。

具体选择需要根据实际需求和设计条件来确定。

步骤2：根据所选择参数，计算出滤波器的电路参数，包括电容器和电阻器的阻值和电容值。

步骤3：按照电路图进行电路连接和布线。

步骤4：进行实验测试。

可以使用信号发生器输入测试信号，观察输出信号波形和频率响应特性。

5. 实验结果根据实际需要和设计条件，选择合适的截止频率和Q值，设计出二阶低通滤波器电路，进行实验测试。

观察输出信号波形和频率响应特性。

6. 实验注意事项- 实验时需要注意硬件电路的连接问题；- 工作电压选择和滤波器电路的工作范围匹配；- 实验测试时需要合理地选择信号频率和振幅，避免过高的信号幅值造成硬件模块损坏，或者信号失真等问题。

7. 实验拓展- 可以进行滤波器级数的增加，设计更高阶的滤波器电路；- 可以修改电路参数和工作电压，观察滤波器的频率响应曲线变化；- 可以将低通滤波器改成高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等，进行不同类型滤波器的设计。

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。

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。

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 (2)1.3 课设电路及计算 (3)第二章所用元器件 (4)2.1 电阻 (4)2.2 电容 (4)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：odon 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：odon 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。

二阶低通滤波器的设计实验报告本实验旨在设计一个二阶低通滤波器，通过实验验证其性能。

一、实验原理低通滤波器是一种可以通过削弱高频信号的电子电路。

在信号处理中，可以使用低通滤波器来去除噪声、有害干扰以及在无线通信中使用的频带漏泄。

滤波器的截止频率是一种阈值，当信号频率高于截止频率时，信号将被过滤掉。

二阶低通滤波器在低频信号响应时具有更快的降频特性。

其传递函数可以表示为：H(s)=K/(s^2+ω0/Qs+ω0^2)其中，ω0是滤波器的角频率，Q是品质因数。

K是通道增益的大小。

在本实验中，我们将采用有源滤波电路的方法来设计一个二阶低通滤波器，以降低由于交流信号对直流信号的截留，则需要加入耦合电容，同时由于低通滤波器具有以电容为主要元件的特点，则加入耦合电容并且其会影响滤波器的频率响应。

因此，在选择耦合电容时，需要根据输入端的电阻值和截止频率进行计算。

如果选择的电容过大，将会降低截止频率。

反之，若选择的电容过小，则容易影响截止频率的稳定性。

因此，在选择电容时需要选择一个适当的范围进行测试。

二、实验器材1. 实验架2. 函数发生器3. 示波器4. 电容器5. 集成电路元件实验步骤1、确定截止频率的大小我们将使用函数发生器来提供输入信号。

在此之前，我们需要先确定通道的增益以及截止频率的大小。

2、选择电容的大小根据电容公式选择一个适当的范围进行测试。

错误的选择将会影响截止频率的稳定性。

3、组装电路将集成电路元件和电容器组合成一个电路，并将其电路连接在函数发生器上。

4、测量输出信号使用示波器来测量输出信号，并记录下截止频率以及增益大小。

5、调整电容容量根据测量结果来调整电容大小，并重新测试输出信号。

如果没有达到满意的效果，可以多次调整，直到达到期望的增益和截止频率。

三、实验结果经过多次实验，我们得出了以下结果：1. 选择了适当的输入信号和通道增益，实验得出截止频率为10kHz。

2. 经过测试，我们确定了一个合适的电容大小，该电容大小是1μF。