(完整版)有源滤波器的设计

一、低通滤波器的设计低通滤波器的设计是已知o w （dB 3-截止频率）、LP H 0（直流增益）、Q （在dB 3-截止频率时的电压放大倍数与通带放大倍数数值之比）三个参数来设计电路，可选的电路形式为压控电压源低通滤波器和无限增益多路反馈低通滤波器。

下面分别介绍： （一）二阶压控电压源低通滤波器图1二阶压控电压源低通滤波器原理图由上式可知，可通过先调整1R 来先调整o w ，然后通过调整K 来调整Q 值。

对于巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔三种类型二阶LPF 的Q 值分别为0.707、1、0.56。

1、等值元件KRC 电路设计令R R R ==21和C C C ==21，简化上述各式，则得出的设计方程为由上式可知，LP H 0值依赖于Q 值大小。

为了将增益从现在的old A 降到另一个不同的值new A ，应用戴维南定理，用分压器A R 1和B R 1取代1R ，同时确保o w 不受替换的影响，需符合下式： 电路连接如图2所示。

图2二阶压控电压源低通滤波器等值法原理图2、参考运算放大器应用技术手册 （1）选取C1 （2）1010211C f C w R π==（3）电容扩展系数)1(4102-+=LP H Qm （4）12mC C = （5）QR R 21= （6）QmRR 22=（7）选取A R ，则ALP B R H R ）（10-=00减速率不低于40dB/10频程，截止频率和增益等的误差要求在±10%以内。

设计步骤：1．首先选择电路形式，根据设计要求确定滤波器的阶数n 。

（1）由衰减速率要求20ndB -⨯/十倍倍频≥40dB/十倍频程，算出n =2。

（2）根据题目要求，选择二阶压控电压源低通有源滤波电路形式。

2．根据传输函数等的要求设计电路中相应元器件的具体数值。

（1）根据滤波器的特征频率0f 选取电容C 和电阻R 的值。

电容C 的大小一般不超过1uF ，电阻R 取值为k Ω数量级。

源滤波器姓名：xxx 班级：XXX 学号: xxx目录一、基本介绍二、工作原理三、有源滤波器的功能作用四、有源滤波器分类五、有源低通滤波器的设计六、总结基本介绍滤波器是一种能使有用信号通过而大幅抑制无用信号的电子装置。

在电子电路中常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。

在运算放大器广泛应用以前滤波电路主要采用无源电子元件一电阻、电容、电感连接而成，由于电感体积大而且笨重导致整个滤波器功能模块体积大而且笨重。

本文介绍由集成运算放大器、电阻和电容设计有源滤波器，着重讲解低通、高通、带通滤波电路。

二、工作原理有源滤波器工作原理是：用电流互感器采集直流线路上的电流，经A/D 采样，将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理，得到谐波参考信号，作为PW 啲调制信号，与三角波相比，从而得到开关信号，用此开关信号去控制IGBT单相桥，根据PWM技术的原理，将上下桥臂的开关信号反接，就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流，将线上的谐波电流抵消掉。

这是前馈控制部分。

再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来，作为调节器的输入，调整前馈控制的误差。

三、有源滤波器的具体功能及作用1、滤除电流谐波可以高效的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波，从而使得配电网清洁高效，满足国标对配电网谐波的要求。

该产品真正做到自适应跟踪补偿，可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿，80us响应负荷变化，20ms实现完全跟踪补偿。

2、改善系统不平衡状况可完全消除因谐波引起的系统不平衡，在设备容量许可的情况下，可根据用户设定补偿系统基波负序和零序不平衡分量并适度补偿无功功率除谐波在确保滤功能的基础上有效改善系统不平衡状况。

3、抑制电网谐振不会与电网发生谐振，而且在其容量许可范围内还可以有效抑制电网自身的谐振。

这是无源滤波装置无法做到的。

4、多种保护功能具备过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能，以确保装置和电力系统安全运行，并可在负荷较轻时自动退出运行，充分考虑运行的经济性。

完整的有源滤波器设计
有源滤波器是一种特殊的电子滤波器，它使用运算放大器等有源元件来增强滤波性能。

有源滤波器可以实现更大的增益，并且具有较低的噪声和较高的带宽。

有源滤波器的设计过程可以分为以下几个步骤：
1.确定滤波器的类型：首先需要确定所需的滤波器类型，例如低通、高通、带通或带阻滤波器。

每种类型的滤波器有不同的应用和性能特点。

2.确定滤波器的规格：根据具体的需求，确定滤波器的截止频率、增益、带宽等规格。

这些规格将直接影响之后的设计过程。

3. 选择合适的滤波器拓扑结构：根据滤波器的规格要求，选择合适的滤波器拓扑结构。

常见的有源滤波器拓扑包括Sallen-Key拓扑、多反馈拓扑等。

4.设计滤波器电路：根据选择的滤波器拓扑，设计滤波器的电路图。

这包括选择合适的元件值和计算反馈网络。

5.仿真和优化：使用电子设计自动化软件（如SPICE）对滤波器电路进行仿真，并进行优化。

通过调整元件值和拓扑结构，使得滤波器能够满足规格要求。

6.PCB设计和布局：在完成滤波器电路的设计和优化后，进行PCB设计和布局。

在布局过程中，需要考虑信号路径的长度和干扰抑制等因素。

7.绘制电路图和元件布局：最后，根据PCB设计结果，绘制滤波器的电路图和元件布局图。

这将是完整的有源滤波器设计的最终结果。

有源滤波器的设计需要理解滤波器的基本原理和电路分析技术，并且需要具备电子电路设计和PCB设计的技能。

同时，设计师还需要充分考虑电路参数的影响，如运算放大器的增益带宽积、电源电压等。

通过合理的设计和优化，可以得到满足规格要求的高性能有源滤波器。

有源滤波器设计范例有源滤波器是一种仪器或电路，通过放大合适频率的信号，削弱不需要的频率的信号。

它由被放大的信号源、滤波器和放大器组成。

有源滤波器常用于音频、通信和信号处理等领域。

下面我们将介绍一个有源滤波器的设计范例。

设计目标：设计一个低通滤波器，截止频率为1kHz，增益为20dB。

输入信号幅度为1V，输出信号幅度应保持一致。

设计步骤：1.确定滤波器的类型和截止频率，由于我们需要一个低通滤波器，因此需要选择适合的操作放大器模型。

选择一个高增益的运放模型，比如OPA7412.确定滤波器的放大倍数，根据增益的要求，我们选择放大20dB，即放大倍数为10。

3.计算滤波器的截止频率，根据设计目标，截止频率为1kHz。

根据低通滤波器的特性，我们可以选择使用一个RC电路来实现，其中R为电阻，C为电容。

4. 计算滤波器的电阻和电容值，根据截止频率的公式，截止频率fc=1/(2πRC)。

根据给定的截止频率和选择的电阻值，计算出需要的电容值。

5.确定滤波器电阻和电容的实际可选择值，根据常用的电阻和电容系列，选择最接近计算得出的值的标准值。

6.绘制滤波器电路图，将运放、电阻和电容按照设计要求连接起来。

根据电路图，选择合适的电阻和电容标准值。

7.测试和调整滤波器，将设计好的电路安装到实际的电路板上。

连接一个信号发生器作为输入信号源，通过示波器测量输出信号的幅度。

8.监测滤波器输出信号的幅度，根据设计目标，输出信号应与输入信号保持一致，即保持1V的幅度。

9.调整滤波器的增益，通过调节电阻或电容的值，使输出信号的幅度达到1V。

10.测试滤波器截止频率的准确性，使用频谱仪监测滤波器输出信号的频率特性。

确保滤波器截止频率符合设计要求。

11.优化滤波器设计，根据测试结果和实际需求，对滤波器电路进行调整和优化，以获得更好的性能。

总结：。

完整的有源滤波器设计
有源滤波器是一种常见的电子电路，用于去除信号中的杂散成分或者改变信号的频率响应。

在设计有源滤波器时，需要考虑的因素包括滤波器类型、电路拓扑、滤波器参数的选择以及频率响应的分析等。

在本文档中，我们将详细介绍如何设计一个完整的有源滤波器。

文档内容分为以下几个部分：
1.引言
1.1有源滤波器的概述
1.2设计目标和要求
2.滤波器的类型和选择
2.1常见的滤波器类型
2.2选择适合的滤波器类型
3.滤波器电路拓扑
3.1有源滤波器的基本电路结构
3.2不同拓扑的特点和适用范围
4.滤波器参数的选择
4.1器件参数的选择
4.2确定放大器增益
4.3确定滤波器的截止频率
5.频率响应的分析
5.1简化的频率响应分析方法
5.2使用计算工具进行频率响应分析
6.有源滤波器的设计实例
6.1设计案例一：低通有源滤波器
6.2设计案例二：带通有源滤波器
7.实际电路的实现
7.1PCB设计
7.2元器件的选择和布局
7.3电路连接和调试
8.总结与展望
8.1设计结果总结
8.2可能的优化思路
8.3对未来的展望
以上是关于完整的有源滤波器设计的大致内容和结构。

根据实际需要，文档中的各个部分可以进行补充和调整，以确保设计的完整性和准确性。

最后，本文档将提供设计有源滤波器的详细步骤、计算公式和实例，帮助
读者深入了解和掌握有源滤波器的设计方法和技巧。

有源滤波器设计有源滤波器是一种电子滤波器，利用放大器的放大特性进行信号的频率选择性处理。

它具有放大和滤波功能，能够增强信号的强度并且滤除不需要的频率分量。

本文将介绍有源滤波器的设计原理和步骤。

有源滤波器的设计涉及到放大器的选择、滤波器类型的选择、设计计算和电路调试等方面。

下面将详细介绍这些步骤。

首先，选择合适的放大器。

有源滤波器使用放大器对信号进行放大和滤波，因此需要选择一个适合的放大器。

常见的有源滤波器放大器的类型有运算放大器、差分放大器和仪器放大器等。

根据设计需求选择放大器的增益、带宽、输入阻抗、输出阻抗等性能指标，并且要考虑放大器的稳定性和可靠性。

第二步是选择滤波器类型。

有源滤波器有很多种类型，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。

根据设计要求，选择适合的滤波器类型。

对于不同类型的滤波器，其频率响应和特性有所不同，需要根据实际需求进行选择。

第三步是进行设计计算。

根据滤波器的类型和设计要求，进行具体的电路设计计算。

根据设计要求，可以计算出放大器的放大倍数、电路的截止频率、频带宽度等参数。

需要考虑到滤波器的阻抗匹配问题，使得输入和输出阻抗能够适应实际应用中的要求。

接下来是电路的实际搭建和调试。

根据设计计算的结果，搭建实际的滤波器电路。

在搭建电路的过程中，需要注意正确连接电路元件，避免出现接错或接反的情况。

完成搭建后，进行电路的调试工作。

首先进行电路的初步测试，检查电路是否工作正常。

然后通过实际测试和调整，进一步改进电路的性能，确保满足设计要求。

最后，进行电路性能测试和评估。

使用信号发生器和示波器等仪器对滤波器的性能进行测试，包括放大倍数、频率响应、幅度失真和相位失真等指标。

根据测试结果进行性能评估，对滤波器的性能进行分析和改进。

总之，有源滤波器设计是一个综合性的工程，需要综合考虑放大器的选择、滤波器类型的选择、设计计算和电路调试等方面的问题。

通过合理的设计和调整，可以实现满足特定要求的滤波器电路。

实验10 有源滤波器设计任务书一、设计目的1. 熟悉二阶有源滤波电路幅频特性和相频特性。

2. 掌握二阶有源滤波电路的快速设计方法。

3. 掌握二阶有源滤波电路的调试及其幅频特性和相频特性的测试方法。

二、使用仪器与器材信号发生器；双线示波器；万用表；直流稳压源；实验电路板；元器件若干。

三、设计任务图中所示为无限增益多路反馈电路的一般形式,请选择适当类型无源元件Y1～Y5,以构成低通滤波器和高通滤波器1. 请设计一个二阶1dB 无限增益多路反馈切比雪夫低通滤波器，通带增益 Kp=2，截止频率fc=5kHz ，画出电路图。

2. 请设计一个二阶1dB 无限增益多路反馈切比雪夫高通滤波器，通带增益 Kp=2 截止频率fc=2kHz ，画出电路图。

● 以上工作请在实验课前完成。

写在实验报告中。

四、设计步骤1. 按设计所确定的电路参数，在实验接插板上放入器件，连接低通滤波器（注意连接可靠，正确）2． 将信号发生器的输出信号电压幅值调到1V ，接入低通滤波器的输入端，并调整信号源的频率，在低通滤波器输出端测量所对应的幅值。

（可用示波器或交流毫伏表测试，并计录输入频率值和所对应的输出幅值，测量 10～12 点。

） 3． 用示波器李沙育图形测试低通滤波器的相频特性，测量 10～12 点。

4． 进行高通滤波器的电路连接及幅频特性和相频特性测试。

测试方法同上。

五、设计报告要求与思考题1. 复习并掌握滤波器的工作原理，设计方法及应注意问题。

2. 画出所设计的低通滤波器、高通滤波器的电路图。

并注明元件参数。

3. 画出幅频特性与相频特性测试原理图，说明测试方法与步骤。

4. 以表格形式分别给出低通滤波器与高通滤波器的幅频特性与相频特性测试数据，并画出其特性曲线 。

5. 如果将低通滤波器与高通滤波器相串联，得到什么类型的滤波器，其通带与通带增益各为多少？画出其特性曲线。

也可在实验中予以观测和证实 。

6. 为构成所得类型的滤波器，对低通滤波器与高通滤波器的特性有无特定要求。

一．项目意义与目标意义：本项目通过一个比较综合的、能覆盖《模拟电子技术》这门课程的大部分内容的三级项目，使我们能将整个课程的内容串联起来，实现一个系统的功能，巩固整个课程的学习内容，为以后学习和设计提供良好的模拟电子线路知识。

本次有源滤波器设计主要注重的是电子电路的设计、仿真，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，在加深对知识的理解基础上，进一步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。

目标：掌握有源滤波器的分析和设计方法，学习有源滤波器的调试、幅频特性的测量方法，通过仿真的方法来研究滤波电路，了解元件参数对滤波效果的影响，尝试着制作实物来验证理论以及仿真求得的结果并比较三者之间的差距。

二．项目内容与要求内容：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限制，这种滤波器主要用于低频范围。

要求：在模电课程对有源滤波器所学到的知识的基础上，设计出一阶低通有源滤波电路，一阶高通滤波电路，二阶低通滤波电路，二阶高通滤波电路，二阶带通滤波电路，二阶带阻滤波电路。

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，观察效果。

由滤波电路的曲线可以看出通带的电压放大倍数、通带上限截止频率，下限截止频率，特征角频率等的实际值，与计算出的理论值相比较，分析误差。

三．实验原理程序设计一阶低通滤波电路：一阶有源低通滤波电路是一个一级RC低通电路的输出端再加上一个电压跟随器，使之与负载很好的隔离开来。

由于电压跟随器的输入阻抗很高，输出阻抗很低，因此，其带负载的能力得到了加强。

有源滤波器的设计
包括：
1、滤波器的功能及结构介绍
2、滤波器原理及分析
3、滤波器特性的分析
4、滤波器设计方法
5、滤波器电路元件选取
6、滤波器搭建
7、滤波器测试
8、滤波器的应用
源滤波器简介
源滤波器（source filter）是一种用于对源信号（如晶体振荡器输出）进行过滤和处理的滤波器。

源滤波器的主要功能是过滤源信号中的频率，以形成所需的信号。

源滤波器可以采用多种滤波器类型，其中包括高通滤波器、低通滤波器和带通滤波器等。

在本文中，我们将关注带通滤波器的设计。

带通滤波器原理及分析
带通滤波器（Band-Pass Filter，BPF）是一种从信号中提取特定频率组成的信号的滤波器。

它具有宽频带、低噪声和低失真度等特点，因此常用于音视频系统、通讯系统和动力系统等各个方面。

带通滤波器的原理
很简单：它的主要部分由一个低通滤波器、一个高通滤波器和一个带通滤波器组成，其中低通滤波器可以有效滤除信号的低频成分，高通滤波器可以有效滤除信号的高频成分，而带通滤波器则能够将它们之间的特定频率组成的信号过滤出来。

滤波器特性分析。