RC高通有源滤波器课程设计报告
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课程设计设计题目RC高通有源滤波器学生姓名学号专业班级指导教师设计类型:信号与系统课程设计设计制作一个增益可调,截止频率C=3000Hz的RC有源高通滤波器阅读教材第十章第八节,理解RC有源滤波器;查阅有关RC有源滤波器设计的相关资料,确定设计方案和元件数值;用Multisim模拟所得滤波器的频响特性(运放选用NE5532);由于实验室只能提供特定的的元件数值,按照能获得的元件数值对电路进行修正和模拟,获得最符合要求的电路元件参数。
按获得的电路及元件参数,用面包板焊接好滤波器,连接信号发生器、示波器,测试电路的频响。
分析实验结果:测试结果与模拟结果的差异及其原因及可能的改进方法。
撰写课程设计报告。
课程设计题目:设计制作一个增益可调,截止频率=3000Hz的RC有源高通滤波器要求如下:阅读教材第十章第八节,理解RC有源滤波器;查阅有关RC有源滤波器设计的相关资料,确定设计方案和元件数值;用Multisim模拟所得滤波器的频响特性(运放选用NE5532);由于实验室只能提供特定的的元件数值,按照能获得的元件数值对电路进行修正和模拟,获得最符合要求的电路元件参数。
按获得的电路及元件参数,用面包板焊接好滤波器,连接信号发生器、示波器,测试电路的频响。
分析实验结果:测试结果与模拟结果的差异及其原因及可能的改进方法。
撰写课程设计报告。
二. 课程设计目的:理解RC有源滤波器,学习RC有源滤波器的设计方法,由滤波器设计指标计算电路元件参数。
掌握应用Multisim软件;掌握常用元器件的识别和测试,测量有源滤波器的幅频特性;熟悉常用仪表,了解电路调试的基本方法,提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力;体会课程设计的过程,通过理论联系实际,提高和培养创新能力,提高实践能力,为后续课程的学习,毕业设计,毕业后的工作打下基础。
课程设计环境:Multisim介绍Multisim是Interctive Image Technologies公司推出的一个专门用于电子电路仿真和设计的软件,目前在电路分析、仿真与设计等应用中较为广泛。
有源滤波器实验报告(1)有源滤波器实验报告一、实验目的1.了解有源滤波器的基本工作原理。
2.掌握有源低通和有源高通滤波器的实现方法及其频率特性。
3.学习使用多用途运放进行有源滤波器的设计。
二、实验原理有源滤波器由运放放大器和RC电路构成。
有源滤波器的基本原理是利用运放的放大作用以及RC电路的滤波作用实现滤波的过程。
有源滤波器分为有源低通滤波器和有源高通滤波器两种类型,分别用于对信号的低频和高频进行滤波。
三、实验仪器1.多用途运放实验板2.数字存储示波器3.脉冲信号发生器4.电源四、实验内容1.设计并搭建有源低通滤波器电路。
2.设计并搭建有源高通滤波器电路。
3.对低频和高频信号分别进行滤波实验。
4.在不同频率下测量有源低通和有源高通滤波器的增益和相位延迟特性。
五、实验步骤和操作1.设计有源低通滤波器电路。
按照RC低通滤波器的原理,选择合适的电阻和电容组合来计算截止频率,然后根据运放的放大倍数设计电压跟随电路来实现放大和增益控制。
将设计好的电路搭建在实验板上,并连接信号输入和输出端口,将脉冲信号发生器输出的信号接入输入端口,使用数字示波器来观察滤波结果。
2.设计有源高通滤波器电路。
按照RC高通滤波器的原理,选择合适的电阻和电容组合来计算截止频率,然后根据运放的放大倍数设计电压跟随电路来实现放大和增益控制。
将设计好的电路搭建在实验板上,并连接信号输入和输出端口,将脉冲信号发生器输出的信号接入输入端口,使用数字示波器来观察滤波结果。
3.测量有源低通和有源高通滤波器的增益和相位延迟特性。
分别在不同频率下进行测量,利用示波器测量输出信号的幅度和相位,计算出滤波器的增益和相位延迟特性。
六、实验结果和分析1.有源低通滤波器实验结果:实验中选择的截止频率为1kHz,测量得到在1kHz处的增益为18dB,相位延迟为-40度。
通过实验观察到,低频信号经过滤波器处理后能够得到较好的效果,高频信号被滤除,滤波器具有很好的低通滤波特性。
课程设计任务书(指导教师填写)课程设计名称 电子线路课程设计 学生姓名 专业班级 设计题目 RC 有源滤波器设计一、课程设计的任务和目的任务:设计一个RC 有源滤波器。
目的:培养学生综合运用所学知识的能力,综合设计能力,培养动手能力及分析问题、解决问题的能力。
二、设计内容、技术条件和要求性能指标要求:1、设计一个二阶Butterworth Sallen-key 型低通滤波器,要求截止频率KHz f c 2=,增益2=V A ;2、设计一个二阶Butterworth MFB 型高通滤波器,要求截止频率Hz f c 100=,增益5=V A ; 3、设计一个二阶Butterworth 带通滤波器,要求中心频率KHz f 10=,增益2=V A ,品质因数10=Q 。
实验仪器设备:低频信号发生器、实验箱、元器件及工具、双踪示波器、直流稳压电源。
设计内容与要求:1、认真查阅相关文献,写出设计预习报告;2、根据已知条件及性能指标要求,确定电路及元器件参数(以上两步要求在实验前完成);3、对设计电路进行计算机仿真,验证设计是否正确4、在实验箱面包板上安装电路,并进行调试,使其满足设计要求。
5、所有实验完成后,写出课程设计报告。
三、时间进度安排第1周 周一上午布置设计任务,讲解设计要求,安排答疑、实验时间;周三下午课程设计答疑,其他时间学生查资料,做初步理论设计;第2周 周一交设计初稿,由指导教师审查;周三、四学生进实验室做仿真实验,并根据实验情况修正设计图;周四、五做插接线实验,最后根据实验情况总结、撰写设计说明书。
四、主要参考文献1、电子线路(线性部分)第四版谢嘉奎2、各种版本模拟电子技术教程 3. 集成电路手册指导教师签字:2010 年12 月22 日。
科信学院电子电路仿真及设计CDIO三级项目设计说明书(2012/2013学年第二学期)题目:__ 高通滤波器___ __ _____专业班级:通信工程11级2班学生姓名:吕阳学号:110312230指导教师:马永强、贾少锐、李晓东、付佳设计周数:2周2013年7月5日目录一直流稳压电源1.1电源的设计及要求---------------------------------------------1 1.2基本原理分析-----------------------------------------------------1 1.3电路设计原理图,实物图, 参数计算及仿真------------4 二振荡器2.1振荡器的设计及要求-------------------------------------------6 2.2系统工作原理-----------------------------------------------------6 2.3电路设计原理图,实物图,参数计算及仿真--------------6 三滤波器3.1滤波器的设计及要求-------------------------------------------11 3.2系统的设计方案-------------------------------------------------11 3.3系统组成及工作原理-------------------------------------------11 3.4电路设计原理图,实物图,参数计算及仿真-------------12 附录原件清单-------------------------------------------------------17第一章电源设计1.1电源的设计及要求1.11设计任务设计并制作一个±5V直流稳压电源1.12 设计要求1.学习基本理论在实践中综合运用的初步经验,掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤,培养综合设计和调试能力。
沈阳工程学院课程设计任务书课程设计题目:有源滤波器系别班级学生姓名学号指导教师职称讲师孟祥斌助教起止日期: 2008年 12月22日起——至2009年1月2日止教研室主任李川 2008年 12月 10日设计题目:有源滤波器1设计任务:分别设计有源(低通、高通、带通、带阻)滤波器。
2设计目的:(1)能独立查阅、整理、分析有关资料;(2)能用模拟分立元件或集成电路完成设计任务;(3)掌握运算放大和滤波器电路原理。
3基本要求:(1)设计一个有源低通滤波器,要求该电路Aup=2,阻带区以10 dB/倍频程的斜率衰减;(2)设计一个有源高通滤波器,要求该电路Aup=2,阻带区以20 dB/倍频程的斜率衰减;(3)设计一个有源带通滤波器,fL=300Hz,fH=3kHz,要求该电路Aup=1,阻带区以10 dB/倍频程的斜率衰减;(4)设计一个有源带阻滤波器,fL=1kHz,fH=10kHz,要求该电路Aup=1,阻带区以20 dB/倍频程的斜率衰减;(5)以上设计均采用集成运放,并画出幅频特性曲线。
4发挥部分:能用硬件电路完成全部或部分功能。
沈阳工程学院模拟电子课程设计成绩评定表系(部):自动控制工程系班级:电子072班学生姓名:温晓晨摘要现在有源滤波器已应用于电子各种领域中,随着科技的发展,电子的应用越来越广泛,有源滤波器已在电子世界中占有了一定的地位有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。
它是在运算放大器的基础上增加一些R、C 等无源元件而构成的。
通常有源滤波器分为:低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)、带阻滤波器(BEF)。
由于一阶滤波器的滤波效果较差,在阻带区以20dB/十倍频程衰减,要使滤波器以更好的滤波效果40dB/十倍频程、60dB/十倍频程、80dB/十倍频程衰减,可以用二阶、三阶、四阶滤波电路。
滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分,例如,有一个较低频率的信号,其中包含一些较高频率成分的干扰。
RC有源滤波器实验设计报告(二)
1. 实验目的
本次实验的目的是设计并制作一个RC有源滤波器,通过实验验证其滤
波效果,并深入了解有源滤波器的工作原理和设计方法。
2. 实验原理
RC有源滤波器是一种基于RC滤波器的电路,通过加入一个放大器来增加滤波器的增益和频率选择性。
其基本原理是将输入信号经过一个RC
滤波器,然后再通过一个放大器来放大信号,最后输出滤波后的信号。
3. 实验步骤
1)根据设计要求选择合适的电容和电阻,设计RC滤波器的截止频率。
2)根据放大器的放大倍数和输入阻抗,确定放大器的电路结构和参数。
3)将RC滤波器和放大器连接起来,组成RC有源滤波器电路。
4)使用万用表和示波器对电路进行调试和测试,调整电路参数,使得
滤波器输出符合设计要求。
5)记录实验数据,分析滤波器的性能和特点。
4. 实验结果
经过实验测试,我们成功设计并制作了一个RC有源滤波器,其截止频
率为1kHz,放大倍数为10倍。
在输入一个频率为1kHz的正弦波时,经过滤波器后输出的幅值和相位均符合设计要求。
同时,我们还测试了滤波器对不同频率信号的响应,发现滤波器对高频信号有较好的抑制效果,对低频信号的放大倍数较高。
5. 实验结论
本次实验成功设计并制作了一个RC有源滤波器,通过实验验证了其滤波效果和特点。
同时,我们也深入了解了有源滤波器的设计原理和方法,对于以后的电路设计和实验有了更深入的认识和理解。
RC有源滤波器的设计总结[5篇范例]第一篇:RC有源滤波器的设计总结总结与体会本次模电课程设计基本上完成了,虽然很累,但我们感到很满足。
刚开始的时候,由于我们当时对于滤波电路的理解不是非常的深入,这使得我们在一开始就遇到了一个比较棘手的问题,后来我们终于跳出了思维的枷锁,完全摆脱了这个问题,后来我们也遇到了其他的一些问题,但经过我们长时间的努力,并在老师的指导下终于算是比较圆满的完成了本次模电课程设计。
通过本次模电课程设计,我们进一步掌握了有源滤波器,示波器在测试时的主要事项及操作规范,与此同时,了解了滤波器的参数估算方法,掌握了其电路的调试方法,并加深了有源滤波器在实际生活中的实际应用。
以multisim为平台分析有源滤波器的电路,使用虚拟示波器等虚拟原件,采用交流分析方法和参数扫描分析方法仿真分析了有源滤波器电路的工作特性,及各元件参数对输入输出特性的影响,并演示了multisim中虚拟仪器及各种分析方法的使用。
经过本次的课程设计,我们解决了许多在实际过程中的问题,同时也学到了很多。
我们不仅弄懂了很多以前不太了解的东西,还让我们体会到人与人之间的沟通,团队成员的协作的乐趣,团队需要个人,个人也离不开团队,必须发扬团队协作的精神。
除此之外,它让我们明白只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合,从理论中得到结论,才能真正提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
参考文献1.《电子线路设计·实验·测试》华中科技大学出版社。
2.《模拟电子技术基础》康华光高等教育出版社。
3.《模拟电子技术》胡宴如主编高等教育出版社。
第二篇:开题报告-并联型电力有源滤波器设计开题报告电气工程及自动化并联型电力有源滤波器设计一、综述本课题国内外研究动态,说明选题的依据和意义随着电力电子技术的迅速发展,越来越多的电力电子装置在配电系统中得到了广泛的应用。
这些电力电子设备的效率日趋提高,并以其灵活可控的特性逐渐成为功率变换和调节的一个不可或缺的重要环节。
滤波器课程设计报告一、课程目标知识目标:1. 学生能理解并掌握滤波器的定义、分类和工作原理;2. 学生能够运用滤波器的相关知识,分析并解决实际电路中的信号处理问题;3. 学生了解滤波器在电子技术领域的应用及其重要性。
技能目标:1. 学生能够根据实际需求,设计并搭建简单的滤波器电路;2. 学生通过实验和仿真,学会测试和优化滤波器性能的方法;3. 学生掌握使用相关软件工具(如Multisim、MATLAB等)进行滤波器设计与分析的基本操作。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子技术的兴趣和热情,激发他们探索未知、创新实践的欲望;2. 增强学生的团队合作意识,培养他们在小组讨论和实验中积极思考、互相学习的能力;3. 提高学生面对实际问题时,运用所学知识解决问题的自信心和责任感。
课程性质:本课程属于电子技术领域,以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点:学生处于高中年级,具有一定的物理基础和电子技术知识,对实验操作和实际应用有较高的兴趣。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,强调学生的动手能力和实际应用能力的培养。
在教学过程中,分解课程目标为具体的学习成果,以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分:1. 滤波器基础知识:- 滤波器的定义、分类及工作原理;- 滤波器的频率响应特性分析;- 滤波器在实际电路中的应用。
2. 滤波器设计与搭建:- 不同类型滤波器的设计方法;- 滤波器电路的搭建与调试;- 滤波器性能的测试与优化。
3. 滤波器仿真与实验:- 使用Multisim、MATLAB等软件进行滤波器设计与分析;- 搭建实际滤波器电路,进行性能测试;- 对比仿真与实验结果,分析误差产生原因。
教学内容安排与进度:1. 第一周:滤波器基础知识学习;2. 第二周:滤波器设计与搭建;3. 第三周:滤波器仿真与实验;4. 第四周:总结与评价。
教材章节关联:1. 《电子技术基础》第四章:滤波器与信号处理;2. 《电子线路设计》第三章:滤波器设计与搭建;3. 《电子测量与仪器》第二章:滤波器性能测试与优化。
课程设计设计题目RC高通有源滤波器学生姓名学号专业班级指导教师设计类型:信号与系统课程设计课程设计主要内容设计制作一个增益可调,截止频率C=3000Hz的RC有源高通滤波器1.阅读教材第十章第八节,理解RC有源滤波器;2.查阅有关RC有源滤波器设计的相关资料,确定设计方案和元件数值;3.用Multisim模拟所得滤波器的频响特性(运放选用NE5532);4.由于实验室只能提供特定的的元件数值,按照能获得的元件数值对电路进行修正和模拟,获得最符合要求的电路元件参数。
5.按获得的电路及元件参数,用面包板焊接好滤波器,连接信号发生器、示波器,测试电路的频响。
6.分析实验结果:测试结果与模拟结果的差异及其原因及可能的改进方法。
7.撰写课程设计报告。
一.课程设计题目:设计制作一个增益可调,截止频率=3000Hz的RC有源高通滤波器要求如下:1.阅读教材第十章第八节,理解RC有源滤波器;2.查阅有关RC有源滤波器设计的相关资料,确定设计方案和元件数值;3.用Multisim模拟所得滤波器的频响特性(运放选用NE5532);4.由于实验室只能提供特定的的元件数值,按照能获得的元件数值对电路进行修正和模拟,获得最符合要求的电路元件参数。
5.按获得的电路及元件参数,用面包板焊接好滤波器,连接信号发生器、示波器,测试电路的频响。
6.分析实验结果:测试结果与模拟结果的差异及其原因及可能的改进方法。
7.撰写课程设计报告。
二. 课程设计目的:1.理解RC有源滤波器,学习RC有源滤波器的设计方法,由滤波器设计指标计算电路元件参数。
2.掌握应用Multisim软件;3.掌握常用元器件的识别和测试,测量有源滤波器的幅频特性;4.熟悉常用仪表,了解电路调试的基本方法,提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力;5.体会课程设计的过程,通过理论联系实际,提高和培养创新能力,提高实践能力,为后续课程的学习,毕业设计,毕业后的工作打下基础。
《RC有源滤波器快速设计》实验报告小组成员:黄文成习灿方丹指导老师: 汤依婷湖北经济学院电子工程系2013.03摘要: 由RC 元件与运算放大器组成的滤波器称为RC 有源滤波器,其功能是让一定范围内的频率通过,抑制或者急剧衰减频率范围以外的信号。
因受到运算放大器带宽的限制,这类滤波器仅适用于低频范围。
根据频率范围可分为低通、高通、带通和带阻四种滤波器。
滤波器的用处非常大,它可以处理信号,虑去无用的干扰信号,使信号满足自己的需要。
如许多音响装置的频谱分析器均使用此电路作为带通滤波器,以选出各个不同频段的信号,在显示上利用发光二极管点亮的多少来指示出信号幅度的大小。
目前,滤波器被广泛用于通信、广播、雷达以及许多仪器设备中。
设计性能指示要求方案(一)一级二阶低通与一级二阶高通级联。
截至频率 Hz f H 3000=,Hz f L 300=, 增益10=V A 阻带衰减速度为-40dB/10倍频方案(二)一级二阶带通滤波器。
中心频率KHz f 10=,增益2=V A ,品质因素10=Q一、方案设计方案(一)实现二阶带通滤波器的电路有压控电压源(VCVS )电路和无限增益多路反馈(MFB)电路。
如果要求带宽BW 的范围很宽,可采用一级二阶高通滤波器与一级二阶低通滤波器相级联,但其阻带的衰减率为-40db/10倍频程,滤波器的带宽由两个滤波器的截止频率所决定。
所以我们选用一个截止频率为300Hz ,增益为2的二阶低通滤波器和一个截止频率为3KHz ,增益为5的二阶高通滤波器。
方案(二)二阶带通滤波器 的性能参数有中心角频率0w 或0f ,0w 对应的增益为v A ,带宽L H f f BW -=,品质因素BW f Q 0=,Q 值越高,滤波器选择性越好,衰减速度越高,但Q 值也不能太高,否则会使电路难以调整,故取10=Q 。
二、电路设计设计步骤:1.根据截至频率c f 选定一个电容C 的标称值(单位uF ),使其满足Cf K c 100= (101≤≤K )2.设计表中查出与v A 对应的电容值及1=K 时的电阻值,再将这些电阻值乘以参数K ,得到电阻的设计值。
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。
RC有源滤波器设计有源滤波器是一种利用放大器来增强滤波性能的滤波器。
在有源滤波器中,放大器起着放大和调整信号的作用,从而增加滤波器的增益和频率响应的可调性。
有源滤波器通常由三个基本部分组成:输入网络、放大器和输出网络。
输入网络用于调整输入信号的阻抗和频率响应,放大器用于放大输入信号,输出网络用于进一步调整信号的阻抗和频率响应。
通过合理设计这三个部分的参数,可以实现不同类型的滤波器功能。
有源滤波器有许多种类,包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
设计有源滤波器的关键是选择合适的放大器类型、电路拓扑和参数,以满足所需的滤波特性。
在设计有源滤波器时,首先需要确定滤波器的频率响应。
这可以通过在频域中绘制出滤波器的理想传递函数来实现。
然后,根据所选择的放大器类型和电路拓扑,选择适当的放大器参数。
可以通过计算或仿真来确定这些参数。
接下来,需要根据设计要求选择合适的电阻、电容和电感元件值。
根据放大器和电路拓扑的特性,合理选择这些元件的数值,以实现所需的频率响应和滤波特性。
在设计有源滤波器时,还需要考虑放大器的增益和稳定性。
增益可以通过调整放大器的放大倍数来实现,而稳定性可以通过添加合适的反馈回路和补偿电路来保证。
这可以提高滤波器的性能和可靠性。
最后,在设计完成后,需要通过实验或仿真来验证滤波器的性能。
可以使用信号发生器和示波器来提供输入信号和测量输出信号的频率响应和增益。
根据实验结果,可以进行必要的调整和优化,以满足设计要求。
总之,有源滤波器设计是一个复杂的过程,需要综合考虑放大器类型、电路拓扑、元件数值和电路参数等因素。
通过合理选择和调整这些参数,可以实现所需的滤波特性和性能。
设计者需要具备一定的电路理论知识和实践经验,以确保设计的正确性和可靠性。
,2011 ~ 2012学年第二学期《RC有源滤波器的设计》课程设计报告题目:RC有源滤波器的设计专业:自动化班级:10自动化(2)XX:X乐夏安姚培X雷指导教师:江春红电气工程系2012年5月25日1、任务书摘要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能够低通、高通、带宽、阻带等多种形式的滤波器。
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。
按照设计的方案选择具体的元件,焊接出具体的实物,并在实验室对事物进行调试,观察效果是否与课题要求的性能指标作对比。
最后分析出现误差的原因以及影响因素。
目录第一章RC有源滤波器总方案设计 (5)1.1 方案框图 (5)1.2子框图的作用 (5)1.3 方案选择 (5)第二章RC低通有源滤波器的设计 (7)2.1低通滤波器的电路设计 (7)2.2低通滤波器的设计原理 (7)2.3 参数选择 (7)2.4 仿真 (7)2.5 小结 (9)第三章RC高通有源滤波器的设计 (10)3.1 高通滤波器的电路设计 (10)3.2 高通滤波器的设计原理 (10)3.3 高通滤波器的设计参数 (11)3.4 仿真...... . (11)3.5 小结 (12)第四章RC带通有源滤波器的设计 (14)4.1RC有源带通滤波器的设计 (14)4.2C有源带通滤波器的设计原理.. .............. . (14)4.3 参数计算 (14)4.4 仿真 (14)4.5 小结 (16)第五章RC带阻有源滤波器的设计 (18)5.1 有源带阻滤波电路的设计 (18)5.2 有源带阻滤波电路的设计原理. (18)5.3 参数计算 (18)5.4 仿真 (18)5.5 小结 (20)总结与体会 (21)参考文献 (21)附录 (22)答辩记录及评分表 (23)第一章总方案设计1.1方案框图图1-1 RC有源滤波总框图1. 2.子框图的作用1. RC网络的作用在电路中RC网络起着滤波的作用,滤掉不需要的信号,这样在对波形的选取上起着至关重要的作用,通常主要由电阻和电容组成。
RC有源滤波器的设计总结一、滤波器的基本原理二、滤波器的设计步骤1.确定滤波器的性能指标:包括截止频率、增益和滤波器的类型(低通、高通、带通或带阻)。
2.选择放大器的类型:根据应用需求选择适当的放大器类型,如运算放大器。
3.计算电容和电阻的数值:根据所选的截止频率和放大器的增益计算所需的电容和电阻值。
4.选择合适的电容和电阻:根据计算得到的数值选择最接近的电容和电阻。
注意选择的元件的质量和性能。
5.确定放大器的配置:根据所需的滤波器类型选择合适的放大器配置。
可以使用非反相放大器、反相放大器等。
6.进行性能测试和调整:完成设计后,对滤波器进行性能测试并进行必要的调整,确保滤波器的工作正常。
三、设计注意事项1.设计滤波器时要考虑信号幅度和频率的变化范围。
2.要注意选择合适的滤波器类型,以满足特定的应用要求。
3.选择合适的放大器类型和配置可以减小滤波器的失真和噪声。
4.注意电容和电阻的选取,要选择合适的阻值和容值,以满足滤波器的要求。
5.在实际使用中,要注意电容和电阻的耐压和功率等参数,避免超出其额定值。
四、应用领域和优势1.灵活性:RC有源滤波器可根据需要调整和改变滤波器的参数,适应不同的应用需求。
2.低成本:RC有源滤波器所需的元件成本相对较低。
3.精确性:RC有源滤波器可以提供较高的滤波精度和准确性。
总之,RC有源滤波器设计是一项复杂而重要的任务。
正确选择和配置放大器、电容和电阻是设计成功的关键。
合适的滤波器可以有效去除信号中的噪声和不需要的频率成分,提高系统的性能和可靠性。
在设计过程中要注意各种参数的选择和计算,并进行适当的测试和调整,以确保滤波器的工作正常。
RC有源滤波器在通信和音频设备等领域具有广泛的应用和明显的优势。
RC高通滤波器分析RC高通滤波器的原理是基于电容器对不同频率的电压信号的响应速度不同。
电容器对低频信号的阻抗较大,阻断低频信号,而对高频信号的阻抗较小,能够通过高频信号。
因此,在RC高通滤波器中,频率低于截止频率的信号被阻断,而频率高于截止频率的信号则被通过。
假设我们有一个RC高通滤波器,电容器的电容为C,电阻器的电阻为R。
我们可以通过计算来确定截止频率。
截止频率定义为滤波器对信号的衰减为3dB的频率。
在截止频率处,电容器的阻抗与电阻器相等,使得信号经过滤波器时的幅度下降3dB。
滤波器的截止频率可以通过以下公式计算:f=1/(2πRC)同样,我们可以计算滤波器的幅频特性。
对于高通滤波器,幅度随着频率的增加而增加。
幅频特性可以用以下公式表示:A(f) = Vin / Vout = 1 / √(1 + (f/fc)^2)其中,Vin是输入信号的幅度,Vout是输出信号的幅度,f是信号的频率,fc是滤波器的截止频率。
除了幅频特性,相频特性也是RC高通滤波器分析中重要的参数。
相频特性表示滤波器对不同频率信号的相位延迟。
在低频时,相位延迟较小;而在高频时,相位延迟会逐渐增加。
在实际应用中,RC高通滤波器有很多用途。
其中一种常见的应用是在音频系统中,用于滤除低频噪声和杂音。
另外,在通信系统中,高通滤波器用于滤除低频噪声和直流偏移。
总结来说,RC高通滤波器是一种常见的滤波器,用于滤除输入信号中低频成分,保留高频成分。
通过计算滤波器的截止频率、幅频特性和相频特性,我们可以对滤波器的性能进行分析和评估。
(2023)RC有源滤波器实验设计报告(一)(2023)RC有源滤波器实验设计报告实验背景在电子学中,滤波器是指能够通过对信号进行处理,使得希望留下的频率成分通过,而不希望的频率成分则被滤去的电路模块。
而RC有源滤波器是一种基于滤波器理论的电路,其能够对信号进行滤波和放大。
实验目的本实验旨在通过设计和制作RC有源滤波器,进一步深化学生对滤波器理论的理解和应用。
实验材料•电阻•电容•运算放大器•信号源•示波器•电源等实验步骤1.根据所需的滤波器类型,设计电路图和信号频率,选择相应的电阻和电容。
2.搭建电路并连接至信号源和示波器。
3.调节滤波器的增益和截止频率,得到所需的滤波效果。
4.观察滤波器输入和输出信号的波形和频谱,并记录实验数据。
实验结果通过本次实验,我们成功地制作出了RC有源滤波器,并得出了滤波器的截止频率和增益等参数。
实验结果表明,RC有源滤波器能够对信号进行滤波和放大,取得了良好的效果。
实验总结RC有源滤波器是一种基于滤波器理论的电路,其具备了较好的滤波和放大效果。
通过本次实验,我们深化了对滤波器理论的理解和应用,并学会了制作RC有源滤波器的基本方法。
该实验不仅有助于培养学生的实验能力,更有助于提升其电子学理论的学习水平。
实验注意事项1.实验过程中需注意电路的接线和电源的选取,以保证实验的安全。
2.在调节滤波器参数时,需注意示波器的设置和测量方法,以避免误差。
3.实验结束后,应将电路拆除并清理实验现场,以便下次实验。
实验拓展1.本次实验所制作的RC有源滤波器为低通滤波器,可尝试制作高通、带通、带阻等滤波器,探究其不同的滤波特性。
2.可研究其他有源滤波器结构及其特性,如Sallen Key滤波器等。
3.可将滤波器与其他电路组合,如振荡器、放大器等,探究其在电子学中的应用。
参考文献1.王峰, 赵秀平, 崔腾飞. 电子线路基础实验教程[M]. 南京: 东南大学出版社, 2016.2.Horowitz P, Hill W. The Art of Electronics[M]. 二版.Cambridge: Cambridge University Press, 1989.3.Sedra A S, Smith K C. Microelectronic Circuits[M]. 七版.Oxford: Oxford University Press, 2015.结语本次实验是一次基于滤波器理论的实验,其通过设计和制作RC有源滤波器,使学生进一步加强对电子学理论的理解和应用。
实验七集成运算放大器的基本应用(H)—有源滤波器一、实验目的1、熟悉用运放、电阻和电容组成有源低通滤波、高通滤波和带通、带阻滤波器。
2、学会测量有源滤波器的幅频特性。
二、实验原理图7 —1四种滤波电路的幅频特性示意图由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器,其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。
可用在信息处理、数据传输、抑制干扰等方面,但因受运算放大器频带限制,这类滤波器主要用于低频范围。
根据对频率范围的选择不同,可分为低通(LPF)、高通(HPF)、带通(BPF)与带阻(BEF)等四种滤波器,它们的幅频特性如图7 —1所示。
具有理想幅频特性的滤波器是很难实现的,只能用实际的幅频特性去逼近理想的。
一般来说,滤波器的幅频特性越好,其相频特性越差,反之亦然。
滤波器的阶数越高,幅频特性(a)低通(C)带通(d)带阻衰减的速率越快,但RC网络的节数越多,元件参数计算越繁琐,电路调试越困难。
任何高阶滤波器均可以用较低的二阶RC有滤波器级联实现。
1、低通滤波器(LPF)低通滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号。
如图7 —2 (a)所示,为典型的二阶有源低通滤波器。
它由两级RC滤波环节与同相比例运算电路组成,其中第一级电容C接至输出端,弓I入适量的正反馈,以改善幅频特性。
图7—2 ( b)为二阶低通滤波器幅频特性曲线。
图7 —2二阶低通滤波器电路性能参数R fA UP=^- 二阶低通滤波器的通带增益R I截止频率,它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。
状。
2、高通滤波器(HPF与低通滤波器相反,高通滤波器用来通过高频信号,衰减或抑制低频信号。
只要将图7—2低通滤波电路中起滤波作用的电阻、电容互换,即可变成二阶有源高通滤波器,如图7 —3(a)所示。
高通滤波器性能与低通滤波器相反,其频率响应和低通滤波器是“镜象”关系,仿照LPH分析方法,不难求得HPF的幅频特性。
实验10,有源RC滤波器1.实验目的学习使用运放组成RC低通、高通、带通和带阻滤波电路的二阶基本节。
了解高阶RC 滤波器的组成和性能。
2.实验仪器示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表。
3.预习内容1)复习关于使用运放组成RC低通、高通、带通和带阻滤波电路的二阶基本节方面的知识。
2)定性绘制本实验所用电路的幅频特性曲线和相频特性曲线。
4.实验内容当对滤波器要求不高时,往往使用一阶基本节或二阶基本节。
当对滤波器要求较高时,就需要使用高阶滤波器。
高阶滤波器通常由一阶基本节和/或二阶基本节组成。
低通二阶基本节的传递函数只有一个,通常写成规范形式(即(1)式)。
可实现这一传递函数的电路是多种多样的。
高通、带通和带阻二阶基本节亦然。
本实验选用了有限正增益低通二阶基本节电路。
大多数现有教科书在RC有源滤波器设计中,其R、C参数是在运放为理想运放的假设下计算出来的。
所以,实际电路的幅频特性曲线和相频特性曲线与理想的幅频特性曲线和相频特性曲线常常会有差别。
而这种差别往往随着滤波器的理论设计性能指标越高而变得越大。
由于在有限正增益低通二阶基本节电路中,运放仅用于组成有限增益放大器,所以,在实际电路中由“理想运放”假设引起的差别很小。
由(1)式可见,低通二阶基本节电路的传递函数只有三个参数,即A o、ωL、Q L,因此,最少只要有三个RC元件和一个运放就可构成一个二阶基本节电路。
通常,二阶基本节电路的元件个数都大于三。
一般地说,若二阶基本节电路的运放个数和R、C元件个数较多,则电路的灵敏度较低。
这样的电路才有可能性能较高、制作调试较方便、工作较稳定。
实际中高性能的二阶基本节电路常用两个或两个以上的运放来实现。
通常,RC有源滤波器是低频滤波器,其上限频率大约为几十KHz。
主要的制约是运放的带宽增益积。
1)有限正增益低通二阶基本节图10.1所示电路为有限正增益低通二阶基本节电路。
对节点1、2立电流方程,记节点1的电压为V 1,节点2的电压为V 2,对同相放大器立电压方程,2Vf o 222121o 1221121V A V 0V )sC g (V g Vg V sC V g V )sC g g (==++-=--++ (1)其中g 为电导。
课程设计设计题目RC高通有源滤波器学生姓名学号专业班级指导教师设计类型:信号与系统课程设计一.课程设计题目:设计制作一个增益可调,截止频率=3000Hz的RC有源高通滤波器要求如下:1.阅读教材第十章第八节,理解RC有源滤波器;2.查阅有关RC有源滤波器设计的相关资料,确定设计方案和元件数值;3.用Multisim模拟所得滤波器的频响特性(运放选用NE5532);4.由于实验室只能提供特定的的元件数值,按照能获得的元件数值对电路进行修正和模拟,获得最符合要求的电路元件参数。
5.按获得的电路及元件参数,用面包板焊接好滤波器,连接信号发生器、示波器,测试电路的频响。
6.分析实验结果:测试结果与模拟结果的差异及其原因及可能的改进方法。
7.撰写课程设计报告。
二. 课程设计目的:1.理解RC有源滤波器,学习RC有源滤波器的设计方法,由滤波器设计指标计算电路元件参数。
2.掌握应用Multisim软件;3.掌握常用元器件的识别和测试,测量有源滤波器的幅频特性;4.熟悉常用仪表,了解电路调试的基本方法,提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力;5.体会课程设计的过程,通过理论联系实际,提高和培养创新能力,提高实践能力,为后续课程的学习,毕业设计,毕业后的工作打下基础。
二.课程设计环境:Multisim介绍Multisim是Interctive Image Technologies公司推出的一个专门用于电子电路仿真和设计的软件,目前在电路分析、仿真与设计等应用中较为广泛。
该软件以图形界面为主,采用菜单栏、工具栏和热键相结合的方式,具有一般Windows 应用软件的界面风格,用户可以根据自己的习惯和熟练程度自如使用。
尤其是多种可放置到设计电路中的虚拟仪表,使电路的仿真分析操作更符合工程技术人员的工作习惯。
下面主要针对Multisim11.0软件中基本的仿真与分析方法做简单介绍。
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。
功能:1.直观的图形界面2.丰富的元器件3.强大的仿真能力4.丰富的测试仪器5.完备的分析手段6.独特的射频(RF)模块7.强大的MCU模块四. 课程设计内容:1.方案比较及工作原理:方案一:压控电压源二阶高通滤波器压控电压源二阶有源高通滤波器电路原理如图1所示,运算放大器为同相接法,滤波器的输入阻抗很高,输出阻抗很低,滤波器相当于一个电压源。
其优点是:电路性能稳定,增益容易调节。
图1.压控电压源二阶高通滤波器其传输函数为:()()()()22u 31s s sRC sRC A sRC A A up up +⎪⎭⎫⎝⎛-+•=•通带放大倍数:1up 1R R A f +=•令R 1=R 2=R ,C 1=C 2=C ,截止频率:RCf p π21=品质因数:•-=up31A Q方案二:无限增益多路负反馈二阶高通滤波器无限增益多路负反馈二阶高通滤波器如图2所示,运算放大器为反相接法,由于放大器的开环增益无限大,反相输入端可视为虚地,输出端通过电容和电阻形成两条反馈支路。
其优点是:输出电压与输入电压的相位相反,元件较少,但增益调节不方便。
图2.无限增益多路负反馈二阶高通滤波器 该电路的传输函数为:()()()3221232132232212u 1s s C C R R s C C C C C Rs C C R R s A A up ++++•=通带放大倍数:31C C upA-=•截止频率:322121C C R R f p π=品质因数:⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=2321321R C C R C C C Q 方案选择:压控电压源二阶高通滤波器的增益容易调节,而无限增益多路负反馈二阶高通滤波器尽管元件较少,但增益调节不变,根据题目要求,我们选择方案一。
另外,我们在方案一的基础上又实现了三阶、四阶、差分形式的高通有源滤波器,实现性能提高。
2. 设计分析图3.原理图RC 高通有源滤波器的截止频率ΩC =3000Hz ,根据截止频率公式RCf p π21=根据实验室提供的元器件,令C=10nF ,计算得到R=5305.16Ω,根据实验室提供的电阻,令R=5.3k Ω,此时得到的截止频率大约为()z 300310101023.321219-3H RC f p =⨯⨯⨯+⨯==ππ 假定R 1=R f =20k Ω,可以通过调节R 1和R f 的值,来调节增益,此时其通带放大倍数:220k 20k 111up =ΩΩ+=+=•R R A f 品质因数:12-3131up==-=•A Q 传输函数:()()()()248229-9-29-u1089.11055.321010530010105300231101053002s s s s s s s A +⨯⨯+⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯-+⨯⨯⨯⨯=3. 模拟仿真Multisim 仿真电路图如图4所示。
图4.Multisim 仿真二阶高通有源滤波器波特图示仪XBP1显示波形如图5所示,幅度增益在小于3000Hz 时逐渐减小,在大于3000Hz 时,幅度增益基本保持不变。
图5.二阶RC高通有源滤波器的幅频特性4.实物制作由于在设计时已经考虑到实际电阻电容参数的值,直接制作即可,其中R=2kΩ+3.3kΩ=5.3kΩ,R使用2kΩ电阻和3kΩ电阻串联而成。
焊接实物图如图6所示。
图6.焊接实物图5.元器件清单元件名称规格及用途数量NJM5532DD 双运放、直插DIP-8 1电容10nF 2电阻20kΩ 2电阻2kΩ 2电阻 3.3kΩ 3万用板5*7cm 线路板、洞洞板 16.测试电路焊接好后,需要函数发生器、示波器、万用表各一个,一个能产生+12V,-12V的直流稳压并联接地电源,函数发生器产生0至10KHz,幅值为1V的信号。
直流稳压电源的+5V接5532DD JRC的8引脚,-12V接4引脚。
示波器CH1连接电路的输入端,CH2连接电路的输出端。
调节输入信号的频率从1变化至10KHz,观察输入输出信号波形幅值变化,当输入频率小于3KHz时,输出信号的增益快速衰减,当输入频率大于3KHz时,输出信号的幅度基本保持不变,与仿真相符合。
注意:在打开电源之前,应现用万用表检测引线及各个电阻,确保没有短路和断路,且不能带电操作。
图7.测试连接图8.1KHz时的波形图9.1.7 KHz时的波形图10.3KHz时的波形图11 10KHz时的波形7.误差分析(1)电阻的标称值与真实值之间存在误差,(2)在选取电阻时,实际电阻与理论计算电阻不太相符,导致误差(3)测量仪器的误差,主要是示波器的量化误差(4)系统误差,主要是测量仪器内阻的影响,导致仪器的读数值与电路的真实值之间存在误差。
(5)电源电压输出值与真实值之间存在误差(6)示波器及函数信号发生器抗干扰能力差,产生误差8.优化措施(1)我们可以通过采用电阻、电容串并联的方式逼近理想参数,减小误差。
(2)提高滤波器的阶数,使增益在阻带衰减加快(3)采用巴特沃斯特性、切比雪夫特性及贝塞尔特性的滤波器改善性能(4)差分输入输出的滤波器三阶高通有源滤波器的仿真电路图如图12所示,幅频特性如图13所示。
图12.三阶高通有源滤波器仿真电路图图13.三阶RC高通有源滤波器的幅频特性图14.四阶高通有源滤波器仿真电路图图15.四阶RC高通有源滤波器的幅频特性通过对二阶、三阶及四阶滤波器的频率响应分析,阶数越高,增益在阻带衰减的越快,滤波器的性能越好,但是滤波器的阶数越高,所用的元器件越多,成本越高,在性能要求不高时,尽量选择适合的滤波器图16.巴特沃斯高通滤波器仿真电路图图17.巴特沃斯高通滤波器的幅频特性差分高通有源滤波器仿真电路图如图18所示,幅频特性如图19所示图18.差分高通有源滤波器仿真电路图图19.差分高通有源滤波器的幅频特性五. 心得体会:通过这次课程设计,让我更加深刻了解课本知识,和以往对知识的疏忽得以补充,在设计过程中遇到一些模糊的公式和专业用语,比如说经济刮板运输机及皮带运输的选择,在选择选择刮板皮带运输选型时,在使用手册时,有的数据很难查出,但是这些问题经过这次设计,都一一得以解决,我相信这本书中还有很多我为搞清楚的问题,但是这次的课程设计给我相当的基础知识,为我以后工作打下了严实的基础。
虽然这次课程是那么短暂的2周时间,我感觉到这些天我的所学胜过我这一学期所学,这次任务原则上是设计,其实就是一次大的作业,是让我对课本知识的巩固和对基本公式的熟悉和应用,计算力学和运动学及预选电动机过程中的那些繁琐的数据,使我做事的耐心和仔细程度得以提高。
课程设计是培训学生运用本专业所学的理论知识和专业知识来分析解决实际问题的重要教学环节,是对三年所学知识的复习和巩固。
同样,也促使了同学们的相互探讨,相互学习。
因此,我们必须认真、谨慎、踏实、一步一步的完成设计。
如果时间可以重来,我可能会认真的去学习和研究,也可能会自己独立的完成一个项目,我相信无论是谁看到自己做出的成果时心里一定会很兴奋。
此次设计让我明白了一个很深刻的道理:团队精神固然很重要,担人往往还是要靠自己的努力,自己亲身去经历,这样自己的心里才会踏实,学到的东西才会更多。
六. 参考文献:[1].(日)马场清太郎著;何希才译.运算放大器应用电路设计[M].北京:科学出版社,2007.[2].卿太全.集成运算放大器应用电路集萃[M].北京:中国电力出版社,2010.10.[3].童诗白,华成英主编.模拟电子技术基础(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2006.5.[4].郑君里,应启珩,杨为理.信号与系统(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2011.3.。