有源低通滤波器的实现100KHZ..

电子线路设计(论文)说明书

题目：有源低通滤波器的设计

院（系）：信息与通信学院

专业：电子信息工程

学生姓名：**

学号：**********

指导教师：**

职称：讲师

2013年11月16日

摘要

低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。理想滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移，而在阻带内其幅值应为零。有源滤波器是指由放大电路及RC网络构成的滤波器电路，它实际上是一种具有特定频率响应的放大器。滤波器的阶数越高，幅频特性衰减的速率越快，但RC网络节数越多，元件参数计算越繁琐，电路的调试越困难。

关键词：低通；放大器；阶数

Abstract

Low pass filter allows low frequency signal to pass through and suppresses the high frequency components of signals. Ideal filter circuit should have certain amplitude frequency response in the passband and linear phase shift, and its amplitude should be zero in the stopband. Active filter is one that is composed of RC network and amplifying circuit. It is actually a kind of specific frequency response amplifier. The higher the order number of the filter, the faster the amplitude frequency attenuation rate.But the RC network node number is associated with the components parameter calculation and the debugging of the circuit.

Key words: low pass; Amplifier; Order number

目录

引言 (1)

1 原理及设计方案 (1)

1.1滤波器的介绍 (1)

1.2 有源滤波器的设计 (2)

1.3方案选择 (4)

2 硬件介绍 (6)

3 仿真及结果 (7)

4 测量结果 (8)

5 实验心得与体会 (9)

谢辞 (11)

参考文献 (12)

引言

课程设计是理论联系实际的重要实践教学环节，是对学生进行的一次综合性专业设计训练。本次课程设计主要注重的是电子电路的设计、仿真、安装、调试、印制电路板等综合于一体的一门课程，意在培养学生正确的设计思想方法以及思路，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度,培养学生综合运用所学知识与生产实践经验，分析和解决工程技术问题的能力。作为一名大学生不仅需要扎实的理论知识，还需要过硬的动手能力，所以认真做好课程设计，对提高我们的动手能力有很大的帮助做到。

1 原理及设计方案

1.1 滤波器的介绍

滤波器是一种能使有用信号通过，滤除信号中的无用频率，

即抑制无用信号的电子装置。有源滤波器实际上是一种具有特

定频率响应的放大器。低通滤波器是一个通过低频信号而衰减

或抑制高频信号的部件。理想滤波器电路的频响在通带内应具

有一定幅值和线性相移，而在阻带内其幅值应为零。但实际滤

波器不能达到理想要求。为了寻找最佳的近似理想特性，本文

主要着眼于幅频响应，而不考虑相频响应。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，幅频特性衰减的速率越快，但RC网络节数越多，元件参

数计算越繁琐，电路的调试越困难。任何高阶滤波器都可由一

阶和二阶滤波器级联而成。对于n为偶数的高阶滤波器，可以

由n/2节二阶滤波器级联而成；而n为奇数的高阶滤波器可以

由(n-1)/2节二阶滤波器和一节一阶滤波器级联而成，因此一阶

滤波器和二阶滤波器是高阶滤波器的基础。

1.2 有源滤波器的设计

有源滤波器的设计，就是根据所给定的指标要求，确定滤波器的阶数n，选择具体的电路形式，算出电路中各元件的具体数值，安装电路和调试，使设计的滤波器满足指标要求，具体步骤如下：

（1）根据阻带衰减速率要求，确定滤波器的阶数n；

（2）选择具体的电路形式；

（3）根据电路的传递函数和归一化滤波器传递函数的分母多项式，建立起系数的方程组；

（4）解方程组求出电路中元件的具体数值；

（5）安装电路并进行调试，使电路的性能满足指标要求。

根据设计要求，我选择巴特沃斯滤波器。巴特沃斯滤波器的幅频响应在通带中具有最平幅度特性，但是通带到阻带衰减较慢。选择二阶有源低通滤波器电路，即n=2。

有源2阶低通滤波器电路如图1.1所示，压控电压源二阶滤波器电路的特点是：运算放大器为同相接法，滤波器的输入阻抗很高，输出

的阻抗很低，滤波器相当于一个电压源，其优点是电路性能稳定，增益容易调整。

图1.1 有源低通滤波器电路图

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 ＞＞fc 时（fc 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。

巴特沃斯低通滤波器的幅频特性为： n c uo

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