简单二阶有源低通滤波器电路及幅频特性

二阶有源低通滤波电路截止频率计算二阶有源低通滤波电路是一种常见的电子电路，用于抑制高频信号，只保留低频信号。

截止频率是指滤波电路输出信号幅度下降3dB的频率，也是滤波器的重要参数之一。

本文将介绍二阶有源低通滤波电路的原理和计算截止频率的方法。

二阶有源低通滤波电路由电容、电感、放大器等元件组成。

通过调整电容和电感的数值，可以控制滤波器的截止频率。

在滤波器中，电容和电感的作用是产生相位差，从而改变信号的频率响应。

放大器则起到放大信号的作用，增加滤波器的增益。

计算二阶有源低通滤波电路的截止频率需要考虑电容、电感和放大器的参数。

首先，根据滤波器的电路图，可以得到滤波器的传输函数。

传输函数是输入信号和输出信号的比值，可以用来描述滤波器的频率响应。

对于二阶有源低通滤波电路，传输函数可以表示为：H(s) = A / (s^2 + Bs + C)其中，s为复频域变量，A、B、C为滤波器的参数。

根据传输函数的表达式，可以计算出滤波器的截止频率。

截止频率的计算方法有多种，其中一种常用的方法是根据传输函数的模长计算。

传输函数的模长是输入信号和输出信号振幅的比值，可以用来描述滤波器的增益特性。

当传输函数的模长下降3dB时，即输出信号的振幅下降到输入信号的70.7%，此时的频率即为滤波器的截止频率。

根据传输函数的模长的计算公式，可以得到：|H(s)| = A / √(B^2 + (s - C)^2)当s = jω时，其中j为虚数单位，ω为角频率。

将s带入计算公式，即可得到传输函数的模长。

然后，找到传输函数模长下降3dB 的频率，即为滤波器的截止频率。

除了模长法，还可以使用极点法计算滤波器的截止频率。

滤波器的极点是传输函数的分母为0的解，可以用来描述滤波器的频率响应。

当极点的实部为负数时，滤波器的截止频率为极点的虚部。

当极点的实部为0时，滤波器的截止频率为极点的虚部的一半。

通过以上方法，可以计算出二阶有源低通滤波电路的截止频率。

二阶有源低通滤波电路的设计与分析有源滤波电路是一种灵活、可靠和性能卓越的滤波器，广泛用于通信、控制和测量等领域。

本文介绍了实现二阶有源低通滤波器的基本原理，并通过计算机仿真分析了设计过程中遇到的一些问题。

一、二阶有源低通滤波器原理有源低通滤波器是一种混合型滤波器，它具有电容和电感耦合之间的耦合，从而实现了低通特性。

其基本原理是，将输入信号分别经过两个放大器，然后将放大器的输出信号反馈到电容的两个端，进而形成一个闭环系统，以构成一个连续反馈低通滤波器，达到滤波的目的。

二、有源低通滤波器的设计有源低通滤波器的设计有三个要考虑的重要参数，包括滤波器的频率特性，输入阻抗和输出阻抗。

1.滤波器频率特性：有源低通滤波器的基本频率特性可以使用Bessel函数表示。

它的特性截止频率可以用“截止频率Hz”表示。

同时，有源低通滤波器也具有频带宽和延迟特性，可以用“频带宽Hz”和“延迟时间ms”来表示。

2.输入阻抗：有源低通滤波器的输入阻抗为电子放大器的输入阻抗，由电子放大器的输入元件的参数决定，一般是50欧姆或大于50欧姆的阻抗。

3.输出阻抗：有源低通滤波器的输出阻抗取决于电子放大器的输出元件的参数，输出阻抗一般为几千欧姆以上。

三、计算机仿真分析由于有源低通滤波器的设计过程非常复杂，需要考虑很多参数，因此通常采用计算机仿真技术进行分析研究，以便验证设计方案的正确性。

在计算机仿真的分析过程中，首先要确定滤波器的输入信号的频率、幅度和相位，并计算出滤波器的输出信号特性，如频率、幅度和相位等，然后将实验结果与理论预测结果进行对比，以验证滤波器的设计方案是否正确。

四、结论有源低通滤波器是一种灵活、可靠和性能卓越的滤波器，它具有良好的性能特性，广泛应用于通信、控制和测量等领域。

其设计方案中，需要考虑多个参数，使用计算机仿真技术可以有效验证设计的正确性，也可以大大提高滤波器的性能。

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F31V A Q -=称为等效品质因数 RC1c =ω 称为特征角频率 则2c n22c 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。

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。

第一章滤波器1.1 滤波器的基本知识1、滤波器的基本特性定义：滤波器是一种通过一定频率的信号而阻止或衰减其他频率信号的部件。

功能：滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统，具有滤除噪声和分离各种不同信号的功能。

类型：按处理信号形式分：模拟滤波器和数字滤波器。

按功能分：低通、高通、带通、带阻、带通。

按电路组成分：LC无源、RC无源、由特殊元件构成的无源滤波器、RC有源滤波器按传递函数的微分方程阶数分：一阶、二阶、…高阶。

如图1.1中的a、b、c、d图分别为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器传输函数的幅频特性曲线。

图1.1 几种滤波器传输特性曲线.2、模拟滤波器的传递函数与频率特性（一）模拟滤波器的传递函数模拟滤波电路的特性可由传递函数来描述。

传递函数是输出与输入信号电压或电流拉氏变换之比。

经分析，任意个互相隔离的线性网络级联后，总的传递函数等于各网络传递函数的乘积。

这样，任何复杂的滤波网络，可由若干简单的一阶与二阶滤波电路级联构成。

（二）模拟滤波器的频率特性模拟滤波器的传递函数H(s)表达了滤波器的输入与输出间的传递关系。

若滤波器的输入信号Ui是角频率为w的单位信号，滤波器的输出Uo(jw)=H(jw)表达了在单位信号输入情况下的输出信号随频率变化的关系，称为滤波器的频率特性函数，简称频率特性。

频率特性H(jw)是一个复函数，其幅值A(w)称为幅频特性，其幅角∮(w)表示输出信号的相位相对于输入信号相位的变化，称为相频特性（三）滤波器的主要特性指标1、特征频率：（1）通带截止频f p=wp/(2π)为通带与过渡带边界点的频率，在该点信号增益下降到一个人为规定的下限。

（2）阻带截止频f r=wr/(2π)为阻带与过渡带边界点的频率，在该点信号衰耗(增益的倒数)下降到一人为规定的下限。

（3）转折频率f c=wc/(2π)为信号功率衰减到1/2(约3dB)时的频率，在很多情况下，常以fc作为通带或阻带截频。

二阶有源低通滤波器中r c参数一、引言低通滤波器在信号处理中起着非常重要的作用。

而二阶有源低通滤波器是一种常见且常用的滤波器。

在设计和分析二阶有源低通滤波器时，R C（R es is to r-Ca pa c it or，电阻-电容）参数是需要重点关注和调整的。

本文将围绕二阶有源低通滤波器的RC参数展开讨论和介绍。

二、二阶有源低通滤波器概述二阶有源低通滤波器是一种能够提供二阶滤波效果的电路，它能够将输入信号中高于截止频率的部分滤除，只保留低频部分。

该滤波器一般由放大器及RC组成，其中RC参数对于滤波器的性能影响较大。

三、R C参数的定义与意义在二阶有源低通滤波器中，R C参数分别代表电阻和电容的取值。

这两个参数决定了滤波器的截止频率、滤波器的斜率以及对输入信号的幅频特性进行调整。

具体来说，R C参数的取值将直接影响滤波器的频率响应和幅度衰减。

四、确定R C参数的方法1.确定截止频率：首先需要根据系统的要求以及信号特性来确定所需的截止频率。

2.选择合适的电容值：在给定截止频率情况下，可以选择合适的电容值来满足要求。

一般来说，较大的电容值会使得截止频率较低。

3.选择合适的电阻值：在电容值确定的情况下，可以根据需要选择合适的电阻，以达到所需的滤波效果。

五、R C参数的优化与调整在设计二阶有源低通滤波器时，可能需要根据具体要求对R C参数进行优化与调整。

以下是一些常见的优化与调整方法：1.改变电容值：通过改变电容值来调整滤波器的截止频率或幅频特性。

2.改变电阻值：通过改变电阻值来调整滤波器的斜率或幅频特性。

3.考虑负载影响：在设置R C参数时，需要考虑输入和输出的负载情况，以确保滤波器的性能能够满足实际需求。

六、R C参数的应用案例以下是一个例子，展示了如何根据具体需求确定R C参数的过程。

假设我们要设计一个二阶有源低通滤波器，要求截止频率为10k Hz，可以按照以下步骤进行设计：1.确定截止频率：截止频率为10k Hz。

二阶低通滤波器参数计算摘要：一、引言二、二阶低通滤波器的定义和特点三、二阶低通滤波器参数的计算方法1.截止频率2.传递函数3.频率响应四、二阶低通滤波器参数计算的实际应用五、总结正文：一、引言在信号处理领域，滤波器是一种广泛应用的技术。

二阶低通滤波器是其中一种常见的滤波器类型，它的主要作用是在保留信号的低频部分的同时，衰减高频部分。

为了更好地理解和应用二阶低通滤波器，我们需要了解其参数计算方法。

二、二阶低通滤波器的定义和特点二阶低通滤波器是一种具有两个极点的低通滤波器，它的传递函数为：H(s) = A(s) / (1 + ω_n^2s^2)。

其中，A(s) 是滤波器的幅频特性，ω_n 是滤波器的截止角频率，s 是复变量。

二阶低通滤波器的主要特点是，在截止频率ω_n 处，滤波器的幅频特性下降到一半。

三、二阶低通滤波器参数的计算方法1.截止频率截止频率ω_n 是二阶低通滤波器的关键参数，决定了滤波器能够通过的信号频率范围。

根据系统的物理特性（如电容、电感等）可以计算出截止频率ω_n。

2.传递函数二阶低通滤波器的传递函数H(s) 可以通过公式H(s) = A(s) / (1 +ω_n^2s^2) 计算。

其中，A(s) 是滤波器的幅频特性，可以通过对信号进行模拟滤波得到。

3.频率响应频率响应是描述滤波器对不同频率信号的处理效果的指标。

可以通过计算滤波器在各个频率点的幅频特性值，得到频率响应。

四、二阶低通滤波器参数计算的实际应用在实际应用中，二阶低通滤波器的参数计算可以帮助我们更好地设计和优化滤波器。

例如，在通信系统中，通过调整截止频率，可以实现对不同频率信号的滤波，从而提高信号质量。

五、总结本文介绍了二阶低通滤波器的参数计算方法，包括截止频率、传递函数和频率响应。

这些计算方法对于理解和应用二阶低通滤波器具有重要意义。

四种滤波器的幅频特性本次实验是观察四种滤波器(低通、高通、带宽、带阻)的幅频特性，以加强对各F面我们来逐步观察一下四种滤波器的特性。

1.低通滤波器其电路图如下所示：Vcc+K p o=+12V，Vcc- = -12V，低通滤波器的传递函数H (S) —s o S，其中K p K f 11 K fR1R2C1C2C1 R1R2R2C2带入数据w。

= 10000rad/s,H(j )Kp = 1.8 ,a= 1.2,1.8 o-------------------------------------------------------------------- ?2 2 2 2 227/25 0 24/25 0当w = 0 时H (j ) = 1.8, ; w 增加且w<4800rad/s 时，H(j )增加；当>4800rad/s 时, H(j )减小,;w趋近无穷时，H(j )趋近于0。

此时wc=1.17rad/s。

对于不同的a,滤波器的幅频特性也不相同对于实验中的低通，a=1.2，与1.25的相似，我们对于实验数据的测量如下: 输入为范围10〜6kHz输出不失真绘出的幅频特性图如下：2、高通滤波器其电路图如下:其中R仁R2=R=10K,C仁C2=0・01uF,Ro=0・8R=8K高通的传递函数为H (s)K p S2 £2，H(j )S 0 S 0K p K f 1 R°; 1 ;J R R2C1C2带入数值后，Kp = 1.8,1R2K p1C11 K fR1C1 W=0时H (j ) = 0；w<4800rad/s时| H(j )增加;w趋近于无穷时，H(j )保持不变。

对于不同的a,滤波器的幅频特性也不相同［频率f（Hz）输出V（v）频率f（Hz）输出V (v)100 0.018 1.3k 1.485 200 0.050 1.4k 1.615 300 0.095 1.5k 1.720 400 0.168 1.6k 1.790 500 0.260 1.8K 1.890 600 0.382 2.0K 1.920 700 0.517 2.5K 1.975 800 0.676 3.0K 1.970 900 0.846 4.0K 1.965 1K 1.008 5.0K 1.965 1.1K 1.200 10K 1.965 1.2K 1.3552 K(P(；QQ)S2，H(j ) • s( 0/Q)s 0(o/Q)s K P2；2 2 2 2 '/Q3带通滤波器其电路图如下所示:带通的传递函数为H （s）11 K f频率f ( Hz )输出V (v ) 频率f ( Hz ) 输出V (v )20 0.016 3K 0.760 50 0.035 3.5K 0.686 100 0.067 4K 0.610 200 0.139 4.5K 0.572 300 0.205 5K 0.518 400 0.268 6K 0.434 500 0.341 7K 0.368 600 0.398 8K 0.340 700 0.453 9K 0.310 800 0.516 10K 0.263 900 0.570 12K 0.223 1K 0.618 15K 0.180 1.5K 0.814 18K 0.151 1.8K 0.866 20K 0.140 2.0K 0.872 25K 0.105 2.02K 0.880(最大) 30K 0.092 2.2K 0.868 40K 0.0662.5K0.82650K0.055 （出现失真）输出范围200〜40KHZ 绘制的幅频特性图如下:K p K f 1G F31 K fR R 2 ；R R 2 ;.R&R3GG ；R|G R3C 1RC2 &GQ 为品质因数，不同的 Q 对幅频特性影响如下图:4、带阻滤波器 其电路图如下所示:数据如下: 频率f （ Hz ）输出V （v ） 频率f （ Hz ） 输出V (v )10 1.891.39K 0.069K p K fR o R ；1 CR ;2 RCK fH(j )不同的Q 产生的影响如下:。

2013级《模拟电子技术》课程设计说明书二阶有源低通滤波器院、部：电气与信息工程学院学生姓名：***指导教师：张松华职称副教授专业：电气工程及其自动化班级：电气本1302完成时间：2015年6月25日摘要滤波器是一种使有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，无源滤波器较有源滤波器无通带增益但设计简单易行。

从滤波器阶数可分为一阶和高阶，阶数越高，幅频特性越陡峭。

高阶滤波器通常可由一阶和二阶滤波器级联而成。

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和无限增益二阶低通滤波器是有源滤波电路的重要两种电路，适合作为多级放大器的级联。

论文先设计了一种压控电压源二阶有源低通滤波电路，其次并利用 Multisim10 仿真软件对电路的频率特性、特征参量等进行了仿真分析，仿真结果满足设计要求之后，用AD绘制电路原理图，再用AD导入原理图以手工布局和布线为铺完成其单面PCB的设计，最后，在PCB 板安装电路并调试，调试数据与仿真数据大致相同,满足设计要求。

关键词：压控电压源型；二阶；有源低通滤波器；Multisim10；AD目录1 绪论 (1)1.1 设计意义及背景 (1)1.2 设计任务 (1)1.3 设计要求 (1)2 方案选择 (2)2.1 一阶有源低通滤波器电路 (2)2.2 压控电压源型二阶有源低通波电路 (2)3 元器件的选择与电路参数计算 (4)3.1 选择运放 (4)3.2 选择电容器 (4)3.3 计算电阻器阻值 (4)3.4 直流稳压源的设计 (6)3.4.1 变压器的选择 (6)3.4.2 整流器的选择 (6)3.4.3 电容的选择 (6)3.4.5 选择三端稳压器 (7)4 电路仿真 (8)4.1 仿真电路图 (8)4.2 仿真结果 (8)5.1 电路的制作 (10)5.2 直流稳压源的调试 (10)5.3 二阶有源低通滤波器电路调试 (11)5.3.1 调试过程 (11)5.3.3 调试数据分析 (14)5.3.4 误差分析 (14)5.3.5 设计体会 (14)结束语 (16)参考文献 (17)致谢 (18)附录A电路原理图 (19)附录B PCB图 (20)附录C电路板实物图 (21)附录D元件清单 (22)1 绪论1.1 设计意义及背景电子技术是当今科技发展的热点，各先进国家无不把它放在优先发展的地位。

二阶低通滤波电路是一种常见的电路结构，用于去除输入信号中高于特定频率的成分，从而实现信号的滤波效果。

在这篇文章中，我将从简到繁地探讨二阶低通滤波电路的工作原理、谐振频率和截止频率，以及对于电路设计和应用的个人观点和理解。

1. 二阶低通滤波电路的工作原理二阶低通滤波电路由电容和电感组成，其工作原理基于信号在电容和电感之间的交换。

当输入信号的频率较低时，电感对信号的阻抗较小，信号能够通过电感并输出；而当输入信号的频率较高时，电感对信号的阻抗增大，信号被滤除。

通过这种方式，二阶低通滤波电路可以有效地去除高频噪声，保留低频信号。

2. 谐振频率和截止频率谐振频率和截止频率是二阶低通滤波电路中两个重要的参数。

谐振频率是指当电路达到最大振幅时的频率，而截止频率则是指电路开始对信号进行滤波的频率。

在二阶低通滤波电路中，谐振频率和截止频率之间存在着一定的关系。

当输入信号的频率接近或等于谐振频率时，电路会出现明显的共振现象，而当输入信号的频率超过截止频率时，电路将开始对信号进行滤波。

了解谐振频率和截止频率对于设计和使用二阶低通滤波电路至关重要。

3. 个人观点和理解作为一种常见的电路结构，二阶低通滤波电路在现代电子领域中有着广泛的应用。

在实际应用中，我们需要根据具体的信号特性和滤波需求来选择合适的谐振频率和截止频率，以达到最佳的滤波效果。

合理设计电容和电感的数值，结合合适的电路拓扑，也是保证二阶低通滤波电路性能稳定和可靠运行的关键。

总结：通过本文的介绍，我们对二阶低通滤波电路的工作原理、谐振频率和截止频率有了一定的了解。

在实际应用中，我们需要综合考虑电路参数的选择、信号特性和滤波要求，才能设计出性能优良的二阶低通滤波电路。

在知识网站上进行讨论，有助于阅读和技术交流的广度和深度。

二阶低通滤波电路是一种常见的电路结构，被广泛应用于通信、音频处理、控制系统等各个领域。

它通过对输入信号进行频率选择性的抑制，能够有效地去除高频噪声，保留低频信号，从而实现信号的滤波效果。

二阶有源低通滤波器的设计课程设计说明书课程设计名称：低频电子课程设计课程设计题目：二阶有源低通滤波器的设计学院名称：信息工程学院专业：电子信息工程学院班级： 090111 学号： 09041132 姓名：评分：教师：201 1 年 3 月 4 日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。

从滤波器阶数可分为一阶和高阶，阶数越高，幅频特性越陡峭。

高阶滤波器通常可由一阶和二阶滤波器级联而成。

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和无限增益二阶低通滤波器是有源滤波电路的重要一种，适合作为多级放大器的级联。

分别用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，并利用Multisim10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参量等进行了仿真分析，仿真结果要与理论设计一致，为设计成功提供依据。

关键词二阶有源低通滤波器；压控；无限增益；仿真分析；《模拟电路》课程设计任务书20 10 －20 11 学年第 2 学期第 1 周－ 2 周题目二阶带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、中心频率f O=2KHz；2、增益A V＝2；4、品质因数Q＝0.707进度安排1. 布置任务、查阅资料、选择方案，领仪器设备： 1天；2. 领元器件、制作、焊接：1天3．调试： 1天4. 验收：0.5天学生姓名：张超指导时间2011年2月21日～2011年3月4日指导地点：E 楼607室任务完成2011 年3 月 4 日任务下达20 11 年2 月21日考核方式 1.评阅□√ 2.答辩□ 3.实际操作□√ 4.其它□指导教师李翔文万在红系（部）主任陈琼目录第一章设计任务与要求 (5)第二章方案设计与选择 (6)2.1方案一：一阶有源低通滤波器电路 (6)2.2方案二：压控电压源二阶低通滤波电路 (6)2.3方案三：三阶压控电压源低通滤波器 (7)2.4方案四：无限增益多路反馈低通滤波电路 (8)第三章单元电路设计与参数计算.. 103.1 功能电路部分电路设计以及参数计算: (10)3.11压控电压源二阶低通滤波电路 (10)3.12无限增益多路负反馈二阶低通滤波器 (11)第四章安装与调试 (12)4.1 安装 (12)4.2 调试步骤 (12)4.21压控电压源二阶低通滤波电路 (12)4.22无限增益多路负反馈二阶低通滤波器 (13)第五章性能测试与分析 (16)5.1．二阶低通滤波电路的测试及分析： (16)5.11仿真测试的数据 (16)5.3．误差分析： (17)第六章结论与心得 (18)参考文献 (19)附录一芯片管脚 (20)附录二原件清单 (21)附录三总原理电路图 (22)1压控电压源二阶低通滤波电路 (22)2限增益多路负反馈二阶低通滤波器 (22)附录四作品实物图 (23)No ind ex entries found.第一章设计任务与要求 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中心频率f O=2Hz；3增益A V＝ 24品质因数Q＝0.707第二章方案设计与选择由设计任务与要求可知，本实验设计功能电路部分要求分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计，所以在焊接电路板时，要将两种设计方法的电路板都焊接出来，且其参数设计要符合：截至f c=2000Hz，增益Av= 2和品质因数Q三个条件。

二阶有源RC低通滤波器的分析（拉氏变换法）
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如上图所示为一个简单的二阶有源RC低通滤波器，下面分析我仍然用拉氏变换的方法来分析其低通滤波特性
利用放大器的虚短和虚短特性来分析电路
即从电流上看，放大器的输入和输出端为断路特性
从电压上看，放大器的输入和输出端为短路特性
可以对Ｂ点列出节点电流方程式：
ＩＲ１＝ＩＣ１＋ＩＣ２
即：（Ｕｉ－ＵＢ）／Ｒ１＝ＵＡ／（１／ＳＣ２）＋ＵＢ／（１／ＳＣ１）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（1）
利用虚断特性，可知ＵＡ为ＵＯ在ＲＡ上的分压，可列出方程（2）
ＵＡ=RAUO/(RA+RB)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（2）
同时，利用虚短特性来看，又可知ＵＡ为ＵB在Ｒ2上的分压，可列出方程（3）
ＵB=UA（R2+1/SC2）/（1/SC2）．．．．．．．．．．．．．（3）
将方程1，2，3联合成方程组，可以得出传输函数：
H(S)=UO(S)/Ui(S)
=1/（... ...）
省略号为一个很麻烦的s 的一元二次方程组
将上式中的s用jw代替。

可得到
H(jw)=UO(jw)/Ui(jw)
=1/（... ...）
此时计算|H(jw)|比较繁琐，可以利用ＭＡＴＬＡＢ计算出|H(jw)|，并可以画出其幅频特性曲线，可以看出其幅频特性曲线是比一阶ＲＣ低通滤波器的幅频特性曲线更陡的曲线，即其低通滤波特性更好。

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）。

湖南人文科技学院毕业设计二阶RC有源滤波器的设计报告滤波器是一种能够使有用频率信号通过，而同时抑制（或衰减）无用频率信号的电子电路或装置，在工程上常用它来进行信号处理、数据传送或抑制干扰等。

有源滤波器是由集成运放、R、C组成，其开环电压增益和输入阻抗都很高，输出阻抗又低，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用，但因受运算放大器频率限制，这种滤波器主要用于低频范围。

设计几种典型的二阶有源滤波电路：二阶有源低通滤波器、二阶有源高通滤波器、二阶有源带通滤波器，研究和设计其电路结构、传递函数，并对有关参数进行计算，再利用multisim 软件进行仿真，组装和调试各种有源滤波器，探究其幅频特性。

经过仿真和调试，本次设计的二阶RC有源滤波器各测量参数均与理论计算值相符，通频带的频率响应曲线平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零，衰减率可达到|-40Db/10oct|,滤波效果很理想。

1965年单片集成运算放大器的问世，为有源滤波器开辟了广阔的前景；70年代初期，有源滤波器发展引人注目，1978年单片RC有源滤波器问世，为滤波器集成迈进了可喜的一步。

由于运放的增益和相移均为频率的函数，这就限制了RC有源滤波器的频率范围，一般工作频率为20kHz左右，经过补偿后，工作频率也限制在100kHz以内。

1974年产生了更高频的RC有源滤波器，使工作频率可达GB/4（GB为运放增益与带宽之积）。

由于R的存在，给集成工艺造成困难，于是又出现了有源C滤波器：就是滤波器由C和运放组成。

这样容易集成，更重要的是提高了滤波器的精度，因为有源C滤波器的性能只取决于电容之比，与电容绝对值无关。

由RC有源滤波器为原型的各类变种有源滤波器去掉了电感器，体积小，Q值可达1000，克服了RLC无源滤波器体积大，Q值小的缺点。

但它仍有许多课题有待进一步研究：理想运放与实际特性的偏差的研究；由于有源滤波器混合集成工艺的不断改进，单片集成有待进一步研究；应用线性变换方法探索最少有源元件的滤波器需要继续探索；元件的绝对值容差的存在，影响滤波器精度和性能等问题仍未解决；由于R存在，集成占芯片面积大，电阻误差大（20%～30%），线性度差等缺点，使大规模集成仍然有困难。

有源二阶低通滤波器 Prepared on 24 November 2020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 tohave 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。

目录摘要 (Ⅰ)1 理论学习 (1)1.1 PROTEL DXP2004简介 (1)1.2使用PROTEL设计电路 (2)1.3 滤波的概念 (4)2 电路设计 (5)3 电路仿真结果 (6)3.1 仿真电路图 (6)3.2 输入Vi和输出Vo波形 (6)3.3 幅频特性曲线 (7)4 生成网络表 (8)5 制作PCB (10)5.1 调整Room区域 (10)5.2 排列元器件 (10)5.3 绘制电路板电气边界 (10)5.4 PCB成图 (11)6 元器件清单 (11)心得体会 (12)参考文献 (13)1 理论学习1.1 PROTEL DXP2004简介Altium公司作为EDA领域里的一个领先公司，在原来Protel 99SE的基础上，应用最先进的软件设计方法，率先推出了一款基于Windows2000和Windows XP操作系统的EDA设计软件Protel DXP。

Protel DXP在前版本的基础上增加了许多新的功能。

新的可定制设计环境功能包括双显示器支持，可固定、浮动以及弹出面板，强大的过滤和对象定位功能及增强的用户界面等。

Protel DXP是第一个将所有设计工具集于一身的板级设计系统，电子设计者从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以按照自己的设计方式实现。

Protel DXP运行在优化的设计浏览器平台上，并且具备当今所有先进的设计特点，能够处理各种复杂的PCB设计过程。

通过设计输入仿真、PCB绘制编辑、拓扑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术融合，Protel DXP提供了全面的设计解决方案。

Protel DXP2004是Altium公司于2004年推出的最新版本的电路设计软件，该软件能实现从概念设计，顶层设计直到输出生产数据以及这之间的所有分析验证和设计数据的管理。

当前比较流行的Protel 98、Protel 99 SE，就是它的前期版本。

Protel DXP 2004已不是单纯的PCB（印制电路板）设计工具，而是由多个模块组成的系统工具，分别是SCH（原理图）设计、SCH（原理图）仿真、PCB（印制电路板）设计、Auto Router（自动布线器）和FPGA设计等，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。