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竭诚为您提供优质文档/双击可除低通滤波器实验报告篇一：绝对经典的低通滤波器设计报告经典无源低通滤波器的设计团队：梦知队团结奋进，求知创新，追求卓越，放飞梦想队员：日期：20XX.12.10目录第一章一阶无源Rc低通滤波电路的构建 (3)1.1理论分析 (3)1.2电路组成 (4)1.3一阶无源Rc低通滤波电路性能测试 (5)1.3.1正弦信号源仿真与实测 (5)1.3.2三角信号源仿真与实测 (10)1.3.3方波信号源仿真与实测 (15)第二章二阶无源Lc低通滤波电路的构建 (21)2.1理论分析 (21)2.2电路组成 (22)2.3二阶无源Lc带通滤波电路性能测试 (23)2.3.1正弦信号源仿真与实测 (23)2.3.2三角信号源仿真与实测 (28)2.3.3方波信号源仿真与实测 (33)第三章结论与误差分析 (39)3.1结论 (39)3.2误差分析 (40)第一章一阶无源Rc低通滤波电路的构建1.1理论分析滤波器是频率选择电路，只允许输入信号中的某些频率成分通过，而阻止其他频率成分到达输出端。
也就是所有的频率成分中，只是选中的部分经过滤波器到达输出端。
低通滤波器是允许输入信号中较低频率的分量通过而阻止较高频率的分量。
图1Rc低通滤波器基本原理图当输入是直流时，输出电压等于输入电压，因为xc无限大。
当输入频率增加时，xc减小，也导致Vout逐渐减小，直到xc=R。
此时的频率为滤波器的特征频率fc。
解出，得：在任何频率下，应用分压公式可得输出电压大小为：因为在＝为：时，xc=R，特征频率下的输出电压用分压公式可以表述这些计算说明当xc=R时，输出为输入的70.7%。
按照定义，此时的频率称为特征频率。
1.2电路组成图2-一阶Rc电路multisim仿真电路原理图图3-一阶Rc实物电路原理图电路参数：c=1.0μFR1=50ΩR2=50ΩR3=20ΩR4=20ΩR5=20Ω1.3一阶无源Rc滤波器电路性能测试1.3.1正弦信号仿真与实测对于一阶无源Rc滤波器电路，我们用100hz、1000hz、10000hz三种不同正弦频率信号检测，其仿真与实测电路图如下：篇二：低通滤波器的设计沈阳航空航天大学课程设计（说明书）班级/学号学生姓名指导教师沈阳航空航天大学课程名称电子技术综合课程设计院（系）专业班级学号姓名课程设计题目低通滤波器的设计课程设计时间:年月日至年月1日课程设计的内容及要求：一、设计说明设计一个低通滤波器。
滤波器是一种选频装置，可以使某给定频率范围内的信号通过而对该频率范围以外的信号极大地衰减。
1．RC无源低通滤波器
R
C
u
i
u o
RC无源低通滤波器原理如图1-1所示。
这种滤波器是典型的一阶RC低通滤波器，它的电路简单，抗干扰性强，有较好的低频性能，构成的组件是标准电阻、电容，容易实现。
其传递函数为
（1-1）
式中：τ=RC。
R
C
u
i
u o
R
C
u
i
u o
低通滤波器频率特性为
R110kΩ
R F33kΩ
+12V
-12V
-
+
R
C
（1-2）图1-1 RC低通滤波器
其幅频特性为
u i
u o
（1-3）
低通滤波器的截止频率为
（1-4）图1-2 一阶有源低通滤波器2．RC有源低通滤波器
RC有源低通滤波器原理如图1-2所示。
它是将一阶RC低通滤波网络接入运算放大器输入端构成的。
运算放大器在这里起隔离负载影响、提高增益和带负载能力的作用。
有源低通滤波器的传递函数为
（1-5）
式中：（R1、R F参数可参考图1-2，也可自选）。
频率特性为
（1-6）式（1-5）与式（1-1）相似，只是增益不同。
低通无源滤波器设计详细
滤波器的分类
滤波器可以根据其功能波形分为几类：高通、低通、带通、带阻等滤波器。
低通滤波器
低通滤波器以低频段为重点，将高频段的信号减弱或滤除而得到的滤波器，它可以有效地去除高频信号中的噪声。
通常用于网络过滤应用，能够有效地抑制高频率的干扰。
低通滤波器可以分为有源滤波器和无源滤波器。
无源滤波器
无源滤波器是由电感器和电容器组成的电路，不需要使用电源，其本质是一个振荡系统，将信号通过一组电感电容滤波，保留低频部分信号，抑制高频部分信号。
无源低通滤波器的设计
无源低通滤波器的基本设计电路是由电容C1和电感L1构成，它们并联组成的RLC共振电路。
这个共振电路有一个主要频率，它将过滤掉所有频率比该频率低的衰减信号，实现低通滤波的作用。
电路的电性能如下：
电容C1：为滤波器提供高阻抗，限制高频电路电流流过，而低频电路电流可以通过。
电容C1的选择和滤波频率有关，它的尺寸越大，滤波频率越低。
电感L1：滤除低频电路电流，阻止低频信号从原来的路径流过，而高频的信号可以通过电感L1中。
无源滤波器实验总结
无源滤波器是一种利用无源元件（如电阻、电容和电感）构成的电路来实现信号的滤波功能的电路。
无源滤波器实验中，我们可以通过改变电阻、电容和电感的数值来调节滤波器的频率响应。
在实验中，利用无源滤波器可以实现低通滤波、高通滤波、带通滤波和带阻滤波等功能。
通过调节电阻、电容和电感的数值，可以改变滤波器的截止频率、增益和带宽等参数，从而实现对特定频率范围内的信号进行滤波。
无源滤波器实验的总结如下：
1. 低通滤波器实验：通过调节电容或电感的数值，实现对低频信号的透通，对高频信号的衰减。
当电容或电感的数值增大时，滤波器的截止频率会减小，滤波效果会更加明显。
2. 高通滤波器实验：与低通滤波器相反，高通滤波器实现对高频信号的透通，对低频信号的衰减。
同样通过调节电容或电感的数值，可以改变滤波器的截止频率。
3. 带通滤波器实验：带通滤波器可以选择一个频率范围内的信号进行透通，剩余频率范围的信号进行衰减。
通过调节电容和电感的数值，可以改变滤波器的中心频率和带宽。
4. 带阻滤波器实验：带阻滤波器实现对一个频率范围内的信号进行衰减，其他频率范围的信号进行透通。
同样通过调节电容
和电感的数值，可以改变滤波器的中心频率和带宽。
通过无源滤波器实验，我们可以了解无源滤波器的基本原理和特性。
同时，实验还可以帮助我们理解滤波器的频率响应特性，掌握滤波器设计和调节技巧。
无源滤波器在信号处理和电子电路设计中有着广泛的应用，掌握其原理和实验方法对于工程师和科研人员来说是非常重要的。
无源低通滤波器的设计与仿真解析1.无源低通滤波器的基本原理-RC低通滤波器：RC电路由一个电阻R和一个电容C组成，输入信号通过电容进入电路，通过电阻输出。
该电路对高频信号的传递具有阻碍作用，使高频信号通过电容时被短路，从而被滤除。
-RLC低通滤波器：RLC电路由一个电阻R、一个电感L和一个电容C组成，输入信号通过电容进入电路，通过电感和电阻输出。
该电路除了对高频信号的阻碍作用外，还可以通过电感的电流变化来抵消与电阻上产生的电势降。
2.无源低通滤波器的设计步骤- 确定所需的截止频率（Cut-off frequency）：截止频率是滤波器的重要参数，决定了滤波器对输入信号的滤波效果。
根据所需的滤波效果，选择适当的截止频率。
-计算电阻、电容和电感的数值：根据所选的截止频率和电压源的数值，使用以下公式计算电阻、电容和电感的数值：- RC低通滤波器：R = 1 / (2πfc)，C = 1/ (2πfR)- RLC低通滤波器：R = 1 / (2πfc)，L = R / (2πfQ)，C = 1 / (2πfR)其中，f为截止频率，c为电容，l为电感，Q为无损品质因数。
-选择合适的电阻、电容和电感的数值：根据所计算出的数值，选择能满足要求的最接近的标准数值。
-进行电路连接：根据所选择的电阻、电容和电感的数值，将它们连接成相应的电路。
3.无源低通滤波器的仿真解析- 使用软件进行仿真：使用一些电子电路仿真软件如Multisim、PSpice等，将设计好的低通滤波器电路进行仿真。
-输入信号：选择一个合适的输入信号作为仿真的输入，例如正弦波、方波等。
-输出信号：观察滤波器电路的输出信号，并与输入信号进行对比分析，判断滤波器对输入信号的滤波效果。
-优化设计：根据仿真结果，可以对电阻、电容和电感的数值进行微调，以达到更好的滤波效果。
4.总结通过设计和仿真无源低通滤波器，我们可以滤除高频信号，保留低频信号。
设计无源低通滤波器的步骤包括确定截止频率、计算电阻、电容和电感的数值、选择标准数值和进行电路连接。
无源滤波器和有源滤波器实验报告无源滤波器和有源滤波器实验报告引言滤波器在电子领域中起着至关重要的作用，它可以帮助我们去除信号中的噪声，提高信号的质量。
无源滤波器和有源滤波器是两种常见的滤波器类型，它们在电路结构和性能特点上有所不同。
本实验旨在通过搭建无源滤波器和有源滤波器电路，比较它们的滤波效果和特点。
实验一：无源滤波器无源滤波器是由被动元件（如电阻、电容、电感）构成的滤波电路。
在本实验中，我们选择了RC低通滤波器进行研究。
1. 实验目的通过搭建RC低通滤波器电路，研究其频率特性和滤波效果。
2. 实验步骤a. 准备工作：收集所需器件和元件，包括电源、电阻、电容、示波器等。
b. 搭建电路：按照电路图连接电阻和电容，接入电源和示波器。
c. 调节参数：调节电源电压和示波器参数，使电路正常工作。
d. 测试频率响应：输入不同频率的信号，观察输出波形和幅度变化。
3. 实验结果通过实验观察，我们得到了RC低通滤波器的频率响应曲线。
在低频情况下，输出信号基本与输入信号保持一致；而在高频情况下，输出信号的幅度会逐渐降低，起到了滤波的作用。
这是因为电容器在高频情况下的阻抗较小，导致信号通过电容器的路径而绕过电阻。
实验二：有源滤波器有源滤波器是由主动元件（如运算放大器）和被动元件组成的滤波电路。
在本实验中，我们选择了Sallen-Key低通滤波器进行研究。
1. 实验目的通过搭建Sallen-Key低通滤波器电路，研究其频率特性和滤波效果。
2. 实验步骤a. 准备工作：收集所需器件和元件，包括电源、运算放大器、电阻、电容、示波器等。
b. 搭建电路：按照电路图连接运算放大器、电阻和电容，接入电源和示波器。
c. 调节参数：调节电源电压和示波器参数，使电路正常工作。
d. 测试频率响应：输入不同频率的信号，观察输出波形和幅度变化。
3. 实验结果通过实验观察，我们得到了Sallen-Key低通滤波器的频率响应曲线。
与RC滤波器相比，Sallen-Key滤波器具有更好的滤波效果和增益稳定性。
【最新整理，下载后即可编辑】低通无源滤波器仿真与分析一、滤波器定义所谓滤波器（filter），是一种用来消除干扰杂讯的器件，对输入或输出的信号中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。
一般可实为一个可实现的线性时不变系统。
二、滤波器的分类常用的滤波器按以下类型进行分类。
1)按所处理的信号：按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。
2)按所通过信号的频段按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。
低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。
高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。
带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。
带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。
3)按所采用的元器件按所采用的元器件分为无源和有源滤波器两种。
无源滤波器：仅由无源元件(R、L 和C)组成的滤波器，它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的。
这类滤波器的优点是：电路比较简单，不需要直流电源供电，可靠性高；缺点是：通带内的信号有能量损耗，负载效应比较明显，使用电感元件时容易引起电磁感应，当电感L较大时滤波器的体积和重量都比较大，在低频域不适用。
有源滤波器：由无源元件(一般用R 和C)和有源器件(如集成运算放大器）组成。
这类滤波器的优点是：通带内的信号不仅没有能量损耗，而且还可以放大，负载效应不明显，多级相联时相互影响很小，利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器，并且滤波器的体积小、重量轻、不需要磁屏蔽(由于不使用电感元件）；缺点是：通带范围受有源器件(如集成运算放大器）的带宽限制，需要直流电源供电，可靠性不如无源滤波器高，在高压、高频、大功率的场合不适用。
4) 按照阶数来分通过传递函数的阶数来确定滤波器的分类。
三、网络的频率响应在时域中，设输入为)(t x ，输出为)(t y ，滤波器的脉冲响应函数为)(t h 。
无源RC滤波器设计设计无源RC滤波器的步骤如下：1.确定所需的滤波器类型（低通、高通、带通、带阻）以及截止频率。
在本文中，我们将以低通滤波器为例进行讲解。
低通滤波器允许低于截止频率的频率通过并削弱高于截止频率的频率。
2. 计算截止频率（fc）和阻抗匹配电阻（Rf）。
截止频率决定了滤波器的截止频率，阻抗匹配电阻用于将输入和输出阻抗匹配以获得更好的性能。
- 对于低通滤波器，截止频率（fc）计算公式为：fc = 1 /(2πRfC)，其中π是圆周率。
-对于阻抗匹配电阻（Rf），一般选择与电阻（R）相等。
这样可以使输入和输出的阻抗匹配，以避免信号损失。
3.根据截止频率计算电容（C）的值。
电容值的选择需要根据所需的截止频率和电阻（R）的取值来确定。
-电容值（C）计算公式为：C=1/(2πfR)，其中f为截止频率。
-在实际设计中，可以选择与标准电容值最接近的值，并根据需要进行微调。
4.确定电阻（R）的值。
电阻的取值也需要根据所需的截止频率和电容的取值来确定。
-电阻（R）的取值一般为标准电阻值，例如1KΩ、10KΩ等。
-在实际设计中，可以选择与标准电阻值最接近的值，并根据需要进行微调。
5.确定信号输入和输出的连接方式。
一般情况下，输入信号通过电容连接到滤波器的输入端，输出信号则通过电阻连接到滤波器的输出端。
设计无源RC低通滤波器实例：假设我们需要设计一个无源RC低通滤波器，其截止频率为10kHz。
现在，我们来计算电容和电阻的值。
根据截止频率计算电容（C）的值：C=1/(2πfR)=1/(2π*10kHz*R)其中，R为电阻值，为了简化计算，我们选择R=10KΩ。
C=1/(2π*10kHz*10KΩ)=1.59nF所以，选择最接近的标准电容值为1.5nF。
选择与电容值匹配的电阻值，我们选择R=10KΩ。
所以，设计出的无源RC低通滤波器的电路图如下：```----C(1.5nF)输入信号----，------，----输出信号----R(10KΩ)```需要注意的是，这只是一个示例设计，实际的设计可能会根据具体需求进行微调。
5.二阶无源低通滤波器二阶低通滤波器设计一：实验目的.设计、焊接一个二阶低通滤波器，要求：截止频率为1KHz。
二：实验原理利用电容通高频阻低频的特性，使一定频率范围内的频率通过。
从而设计电路，使得低频率的波通过滤波器。
三：实验步骤1：设计电路，在仿真软件上进行仿真，在仿真电路图上使功能实现。
2：先定电容，挑选合适的电阻，测量电阻的真实值，再到仿真电路替换掉原来的电阻值，不断挑选电阻，找到最逼近实验结果的值3：根据仿真电路进行焊接，完成之后对电路进行功能检测，分别挑选频率为100hz，1khz，10khz的电源进行输入检测，观察输出的波形，并进行实验记录四：实验电路图1.1仿真电路设计图1.4 f=100Hz 时正弦信号实测波形图表1 f=100Hz时实测结果与仿真数据对比表数据项目输入幅值/V 输出幅值/V 衰减/dB 相位差仿真电路169.706 167.869 0.0945 0.018π实测电路0.468 0.440 0.0536 0π分析：由图1.3的仿真波形与图1.4的实测电路波形和表1中的数据可知，输入频率为100Hz的正弦信号时，该信号能够通过，输入输出波形间有较小相位差和较小衰减。
仿真和实测数据间存在误差，误差值较小，在允许范围内。
图1.5 f=1kHz 时正弦信号仿真波形图图1.6 f=300Hz 时正弦信号实测波形图表2 f=1kHz时实测结果与仿真数据对比表数据项目输入幅值/V 输出幅值/V 衰减/dB 相位差仿真电路169.631 121.047 2.931 0.140π实测电路0.480 0.328 3.307 0.120π分析：由图1.5的仿真波形与图1.6的实测电路波形和表2中的数据可知，输入频率为1kHz的正弦信号时，该信号能够通过，输入输出波形间有一定的相位差和衰减。
仿真和实测数据间存在误差，误差值较小，在允许范围内。
图1.7 f=10kHz 时正弦信号仿真波形图图1.8 f=10kHz 时正弦信号实测波形图表3 f=10kHz时实测结果与仿真数据对比表数据项目输入幅值/V 输出幅值/V 衰减/dB 相位差仿真电路169.479 9.878 24.689 0.375π实测电路0.476 0.032 23.449 0.25π分析：由图1.7的仿真波形与图1.8的实测电路波形和表3中的数据可知，输入频率为10kHz的正弦信号时,该信号不能够通过，输入输出波形间有较大的相位差和较大衰减。
无源低通滤波器的设计与仿真摘要：无源低通滤波器应用范围十分广泛。
本文分别就无源低通滤波器中RC 滤波器和LC 滤波器的电路结构和传递函数进行分析后，设计出截止角频率为10Krad/s 的无源低通滤波器，并利用Matlab 下的simulink 环境进行仿真，比较滤波器的滤波效果。
关键词：RC 滤波器；LC 滤波器；Matlab0. 引言滤波器是一种用来消除干扰的器件，有能力进行信号处理的装置可以称为滤波器。
无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高等优点，如何合理地设计和优化其参数，对保证电网谐波治理和无功补偿的效果，提高系统的整体性能起着十分重要的作用。
滤波器按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻四种。
低通滤波器允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声；高通滤波器允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量；带通滤波器它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声；带阻滤波器抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。
1.无源低通滤波器类型及其特性分析1.1RC 滤波器无源RC 低通滤波器的组成元件为电阻R 与电容C 。
1.1.1 一阶RC 低通滤波器一阶RC 低通滤波器的电路如图1-1所示。
图1-1 一阶RC 低通滤波器由拉普拉斯变换法分析线性电路知该系统传递函数()G S 为：11()1SC G S RCS R SC==++(1-1) 取S j ω=，得：1()1G jw jRC ω=+ 令T=RC,则：幅频特性()A ω=,相频特性()arctan()T ϕωω=-故，当ω很小时，A(ω)→1，信号几乎不衰减；当ω很大时，A(ω)→0，信号几乎完全被衰减，不能通过。
当增益的分贝数下降3dB时，即()A ω==，得到截止频率c ω，此时c T ω=1，1/c RC ω=.令c ω=10Krad/s,R 取100Ω，C 取1F μ，则1()0.00011G S S =+.利用matlab 仿真软件，得到波特图如图1-2所示。
无源低通滤波的输出阻抗
在电子学和通信领域中，滤波器是一种用于将特定频率范围的
信号通过而将其他频率范围的信号屏蔽的电路。
而无源低通滤波器
则是一种常见的滤波器类型，它可以通过阻止高频信号而只允许低
频信号通过来实现信号的滤波。
在设计无源低通滤波器时，输出阻
抗是一个重要的参数，它对滤波器的性能和稳定性有着重要的影响。
输出阻抗是指滤波器在输出端的等效电阻值，它决定了滤波器
输出信号的稳定性和适配性。
在无源低通滤波器中，输出阻抗通常
是由滤波器的电容和电感元件以及它们的连接方式来决定的。
输出
阻抗的大小和频率响应特性直接影响着滤波器的性能。
在设计无源低通滤波器时，需要考虑输出阻抗的影响。
较高的
输出阻抗可以使滤波器对负载的适应性更好，但也会导致信号衰减
和频率响应的变化。
因此，工程师们需要在滤波器设计中权衡输出
阻抗的大小和频率响应特性，以满足特定的应用需求。
此外，输出阻抗还与滤波器的稳定性密切相关。
较低的输出阻
抗可以提高滤波器的稳定性，减少信号的失真和波纹。
因此，在设
计无源低通滤波器时，需要综合考虑输出阻抗、频率响应和稳定性
等因素，以实现滤波器的最佳性能。
总之，无源低通滤波器的输出阻抗是一个重要的设计参数，它直接影响着滤波器的性能和稳定性。
工程师们需要在设计中充分考虑输出阻抗的大小和频率响应特性，以满足特定的应用需求。
只有在综合考虑了这些因素之后，才能设计出性能优良的无源低通滤波器。
无源和有源低通、高通、带通、带阻滤波器实验一、实验目的1、熟悉RC 无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性2、学习滤波器的幅频特性的测试方法3、比较RC 无源滤波器和有源低通滤波器的幅频特性 二、仪器设备1、TKSS －C 型信号与系统实验箱2、双踪示波器 三、原理说明滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率（通常是某个频带范围）的信号通过，而其它频率的信号受到衰减或抑制，工程上常用它作信号处理、数据传输和抑制干扰等。
这些网络可以是由RLC 元件或RC 元件构成的无源滤波器，也可以是由RC 元件和有源器件构成的有源滤波器。
根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器（LPF ）、高通滤波器（HPF ）、带通滤波器（BPF ）和带阻滤波器（BEF ）四种。
无源低通滤波器（R1=R2=1k Ω，C1=C2=0.01uF ）图2-1(a) 无源低通滤波器它的增益或转移电压函数为020220311)(311)(ωωωωωωωj RC RC j V V j K S +−=−+==(2-1)式中RC 10=ω称为中心频率。
其幅频特性为20220222220)(9)1(1)3()1(1)()(ωωωωωωωω+−=+−===RC C R V V j K K S(2-2)低通滤波器的幅频特性如图2-1(b)所示，图中实线为理想低通滤器的幅频特性，虚线为实际低通滤波器的幅频特性。
图2-1(b) 低通滤波器的幅频特性有源低通滤波器图2-1（c ）所示为一个二阶有源低通滤波器。
它的增益或转移电压函数)(ωj K 可用节点法求得。
（R1=R2=1k Ω，C1=C2=0.01uF ）图2-1(c)020222220211211)1(1)(ωωωωωωωωj cRj R C CR j V V j K S+−=+−=+==&& (2-3)于是幅频特性20222022222224114)1(1)(ωωωωωωω+⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=+−=R C C R K (2-4)比较式(2-2)与式(2-4)，可以看出，它们在形式上完全相同。
RC无源滤波器电路及其原理一、低通滤波器原理：低通滤波器(RC高通滤波器)可以通过传递低于截止频率的信号，并将高于截止频率的信号过滤掉。
低通滤波器电路是通过将电容器连接在输入信号和输出信号的路径上，通过对高频信号的衰减实现滤波。
RC低通滤波器的电路原理图如下：```Rinput ，/\/\/\/\，— outputC```电容C起到隔直阻交，在频率较低时阻抗高，电流难通过；而频率较高时阻抗低，电流容易通过。
当信号的频率较低时，经过电容的阻碍作用，导致电阻R处的电压下降；而当信号的频率较高时，电容的阻碍作用降低，电阻R处的电压保持稳定。
当频率为无穷大时，电容器变成短路，整个电压都被电阻消耗，输出电压为0；当频率为0时，电容器变成开路，输入信号全部通过。
所以，RC低通滤波器的截止频率定义为当输出电压下降到输入电压的70.7%时对应的频率。
在RC低通滤波器中，RC的值越小，截止频率越高；RC的值越大，截止频率越低。
通过改变RC的数值，可以实现对不同频率的信号进行滤波。
二、高通滤波器原理：高通滤波器(RC低通滤波器)可以通过传递高于截止频率的信号，并将低于截止频率的信号过滤掉。
高通滤波器电路是通过将电容器连接在输入信号和输出信号的路径上，通过对低频信号的衰减实现滤波。
RC高通滤波器的电路原理图如下：```Rinput ，—/\/\/\/\，— outputC```电容C起到隔直阻交，在频率较高时阻抗高，电流难通过；而频率较低时阻抗低，电流容易通过。
当信号的频率较高时，经过电容的阻碍作用，导致电阻R处的电压下降；而当信号的频率较低时，电容的阻碍作用降低，电阻R处的电压保持稳定。
当频率为无穷大时，电容器变成短路，输入信号全部通过；当频率为0时，电容器变成开路，整个电压都被电阻消耗，输出电压为0。
所以，RC高通滤波器的截止频率定义为当输出电压下降到输入电压的70.7%时对应的频率。
在RC高通滤波器中，RC的值越小，截止频率越高；RC的值越大，截止频率越低。
无源低通滤波器剖析一、研究目的滤波器是一种选择装置，它对输入信号办理，从中选出某些特定信号作为输出。
假如滤波器主要由无源元件R、L、C构成，称为无源滤波器。
滤波器按所经过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。
针对电气专业的实质特色，文中主要对无源低通滤波器进行剖析议论，并希望总结出无源滤波器在实质工程应用中的有关采用原则。
要求:1、剖析议论无源低通滤波器的各基本形式；2、经过仿真测试滤波器实质成效并剖析结果；3、总结滤波器采用原则和领会二、滤波器种类简介无源滤波器往常是以L-C、R-C等无源器件构成的一种只同意经过给定的频带信号而阻挡其余频次信号经过的选频网络。
工业电源中一般把400HZ以下的电源称为工频电源，400-10KHZ的电源称为中频电源，10KHZ以上称为高频电源。
用于沟通电源输入端滤除电源网络中高频扰乱的低通滤波器，整流电路顶用于滤除纹波的光滑滤波器，用于克制放大器产生低频振荡为目的的电源去耦滤波器等，都属于无源滤波器的畴。
而RC电路多用于低频、功率输出较小的场合，LC电路合用于高频应用处合。
按滤波器构造分类，常用的基本形式有L型、倒L型、T型、π型等电路形式。
图1、L型、倒L型、T型、π型电路形式三、滤波元件特征常用元器件低频特征和高频特征：图2、元器件低频特征和高频特征图电感L的基本特征为通直阻交，电路中拥有稳固电流的作用。
高频时电感的阻抗与频次体现以下关系图3、电感高频特征图电容C的基本特征为通交阻直，电路中拥有稳固电压的作用。
按功能可分为1、旁路电容2、去耦电容3、滤波电容。
高频时电容的阻抗与频次体现以下关系：图4、电容高频特征图滤波电容不是理想的低通滤波器，存在ESL和ESR，是以自谐振点为中心的带通滤波器。
同为0805封装的陶瓷电容，0.01μf的电容比0.1μf的电容有更好的高频滤波特征，实质使用中要注意选择适合的电容。
第四章滤波器仿真环境本文的仿真使用电路仿真软件Multisim，图为部分Multisim仿真电路：XSC1R4L1L2ExtTrig+0Ω0.16mH0.16mH_A B+_+_XFG1C10.068μF R1XFG250ΩR2L3XSC20Ω0.32mHExtTrig+_A BC3C2+_+_0.068μF0.068μF R350ΩXFG3XBP2IN OUTXBP1IN OUTXFG4图5、电路仿真部分原理图第五章无源低通滤波器剖析与仿真 滤波器的输出与输入关系经常经过电压转移函数H(S)来描绘，电压转移函数又称为电压增益函数，它的定义为( ) =U o (s ）（ 1-1 ）TsUi (s)式中U O (S)、U i (S)分别为输出、输入电压的拉氏变换。
无源滤波器实验报告总结一、实验目的本次实验的主要目的是通过搭建无源滤波器电路，了解和掌握无源滤波器的基本原理和工作方式，同时学习使用示波器进行信号测量和分析。
二、实验原理无源滤波器是指不需要外部电源或放大器等主动元件，只由电阻、电容、电感等被动元件组成的滤波器。
其主要原理是利用被动元件对信号进行频率选择性的削弱或增强，从而达到滤波的效果。
在本次实验中，我们使用了两种常见的无源滤波器：RC低通滤波器和RL高通滤波器。
其中，RC低通滤波器采用了一个电阻和一个电容组成一阶低通滤波器电路，可以将高频信号削弱；RL高通滤波器则采用了一个电阻和一个电感组成一阶高通滤波器电路，可以将低频信号削弱。
三、实验步骤1. 搭建RC低通滤波器电路将一个10kΩ的固定电阻和一个0.1μF的陶瓷电容连接起来，形成一阶RC低通滤波器电路。
2. 搭建RL高通滤波器电路将一个10kΩ的固定电阻和一个100mH的铁芯电感连接起来，形成一阶RL高通滤波器电路。
3. 连接示波器进行信号测量将RC低通滤波器和RL高通滤波器分别连接到示波器上，观察并记录输出信号的变化情况。
4. 测量并记录实验数据通过示波器测量和记录不同频率下的输入信号和输出信号幅值，并计算出其增益、相位差等参数。
四、实验结果与分析1. RC低通滤波器实验结果在RC低通滤波器中，当输入信号频率较低时，输出信号经过电容削弱后幅值下降较快；当输入信号频率较高时，输出信号经过电容削弱后幅值下降较缓。
通过测量不同频率下的输入输出幅值和计算得到的增益曲线可以看出，在截止频率左侧，增益随着频率降低而逐渐上升；在截止频率右侧，增益随着频率升高而逐渐下降。
同时，相位差也会随着频率的变化而发生变化。
2. RL高通滤波器实验结果在RL高通滤波器中，当输入信号频率较低时，输出信号经过电感削弱后幅值下降较缓；当输入信号频率较高时，输出信号经过电感削弱后幅值下降较快。
通过测量不同频率下的输入输出幅值和计算得到的增益曲线可以看出，在截止频率左侧，增益随着频率升高而逐渐上升；在截止频率右侧，增益随着频率降低而逐渐下降。
无源滤波器的原理
无源滤波器是一种基于被动组件（如电阻、电容、电感等）构成的滤波电路，其工作原理是利用被动元件对信号进行阻抗匹配和频率选择，从而实现对特定频率范围内信号的增益或衰减。
在无源滤波器中，电阻、电容和电感是最常用的被动元件。
通过合理地串联和并联这些元件，可以构建出低通、高通、带通、带阻等不同类型的滤波器。
无源低通滤波器的原理是利用电容的阻抗特性，将高频信号绕过，使得低频信号通过，从而实现对高频信号的滤除。
通过改变电容的数值，可以调节滤波器的截止频率，实现对不同频率的滤波效果。
无源高通滤波器则是利用电感的阻抗特性，将低频信号绕过，使得高频信号通过，从而实现对低频信号的滤除。
通过改变电感的数值，可以调节滤波器的截止频率，实现对不同频率的滤波效果。
在带通滤波器中，通过串联低通和高通滤波器，可以实现特定频率范围内信号的增益。
带阻滤波器则是通过将信号分成两路，分别经过低通和高通滤波器，然后将两路信号相减或相加，实现对特定频率范围内信号的衰减。
总之，无源滤波器的基本原理是利用被动元件构成电路，通过改变元件数值和连接方式，实现对特定频率范围内信号的增益或衰减，从而实现信号的滤波效果。
无源低通滤波器分析一、研究目的滤波器是一种选择装置，它对输入信号处理，从中选出某些特定信号作为输出。
如果滤波器主要由无源元件R、L、C构成，称为无源滤波器。
滤波器按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。
针对电气专业的实际特点，文中主要对无源低通滤波器进行分析讨论，并希望总结出无源滤波器在实际工程应用中的相关选用原则。
要求：1、分析讨论无源低通滤波器的各基本形式；2、通过仿真测试滤波器实际效果并分析结果；3、总结滤波器选用原则和体会二、滤波器类型简介无源滤波器通常是以L-C R-C等无源器件组成的一种只允许通过给定的频带信号而阻止其它频率信号通过的选频网络。
工业电源中一般把400HZ以下的电源称为工频电源，400-10KHZ的电源称为中频电源，10KHZ以上称为高频电源。
用于交流电源输入端滤除电源网络中高频干扰的低通滤波器，整流电路中用于滤除纹波的平滑滤波器，用于抑制放大器产生低频振荡为目的的电源去耦滤波器等，都属于无源滤波器的范畴。
而RC电路多用于低频、功率输出较小的场合，LC电路适用于高频应用场合。
按滤波器结构分类，常用的基本形式有L型、倒L型、T型、n型等电路形式。
图1、L型、倒L型、T型、n型电路形式三、滤波元件特性常用元器件低频特性和高频特性:图2、元器件低频特性和高频特性图电感L的基本特性为通直阻交，电路中具有稳定电流的作用。
高频时电感的阻抗与频率呈现如下关系10* 10fl10 询IO111O IJ频杯H工图3、电感高频特性图电容C的基本特性为通交阻直，电路中具有稳定电压的作用。
按功能可分为1、旁路电容2、去耦电容3、滤波电容。
高频时电容的阻抗与频率呈现如下关系：io4----------- --- ----------------烦率/7皿图4、电容高频特性图滤波电容不是理想的低通滤波器，存在ESL和ESR是以自谐振点为中心的带通滤波器。
同为0805封装的陶瓷电容，0.01卩f的电容比0.1卩f的电容有更好的高频滤波特性，实际使用中要注意选择合适的电容。
电匝-AM-T1电蛭2器件IL.vpcdnruoii第四章滤波器仿真环境本文的仿真使用电路仿真软件Multisim，图为部分Multisim仿真电路:图5、电路仿真部分原理图XBP1第五章无源低通滤波器分析与仿真滤波器的输出与输入关系常常通过电压转移函数 H(S 来描述，电压转移函数又称为电压增益函数，它的定义为式中U o (S) U i (S)分别为输出、输入电压的拉氏变换 在正弦稳态情况下，S=j®,电压转移函数可写成T(j 0 = Uj ^= |T(j d |e j« 4(1-2)Ui (j 3)式中|H(j 31表示输出与输入的幅值比，称为幅值函数或增益函数，它与频 率的关系称为幅频特性；©(3 )表示输出与输入的相位差，称为相位函数，它与 频率的关系称为相频特性。
幅频特性与相频特性统称滤波器的频率响应。
滤波器 设计中，我们将截止频率3c用来说明电路频率特性指标的特殊频率。
当保持电 路输入信号的幅度不变，改变频率使输出信号降至最大值的 0.707倍。
RC 网络L 型RC 滤波 其电压转移函数为丄T(s)= ^=Rcir令T=RC 该电路电压转移函数仅有一个单阶极点，在 其幅频特性1|T(j 0| =卫吞，相频特性©( 3) = -tan 1( 3 )当3=0时，|T(j 31 T 1，即滤波器对直流信号不衰减；当3 — 3c 时，|T(j 31 一¥， 当3 — X 时，|T(j 31 — 0，高频信号最终衰减至0。
当 3=0 时，机j 3 = 0，当 3 = 3c时，©(j 3 = -45 °，当 3 — X 时，©(j 3 = -90 相位最终滞后90。
式中截止频率3c = RC ，该电路为一阶惯性环节，T 越大，放电越慢，脉动越小，RC即滤波效果越好。
(注:该电压转移函数是当负载阻抗 R_> R 时，得到的近似电压 转T(s)=U o (s ) U i (s)(1-1)(1-3)s 平面的负实轴上。
(1-4)(1-5)移函数。
)丄T(S)= -sC= 1SC输入端理想条件下无输出阻抗，则该电路相当于单电容滤波,入端都存在输出阻抗，贝U 相当于一阶 RC 滤波，只是时间常数T 较小，同时该电 路右端的电阻R 与负载阻抗进行分压，消耗能量，故该电路不常用。
T 型RC 电路由R 、C 元件组成滤波电路，T 型低通滤波器的电压转移函数同样是一阶惯 性环节，滤波其效果和L 型相似，主要是改变了滤波器两端的输入和输出阻抗。
它是一个双向的滤波器，也减小了输出对输入的干扰，该电路主要应用在低频环 境，意义不大。
图为 T 型滤波器的波特图，从图中可以看见其截止频率大致为 320Hz,与理论值相仿，相位最终滞后 90。
倒L 型RC 滤波T(s)=sC R i i + - sC1 R l Cs+1(1-7)o ----- r-Wv~o实际上由于输由于输入端一般存在较小的输出阻抗 R d,n 型RC 滤波器实际上相当于一个 二阶低通滤波器，G 和输入端的输出阻抗 R d 构成一级滤波，一般 C 1取值较小， 初步滤除交流分量，经一级滤波后还有一定的交流分量；再由 R 和C 2组成第二 级滤波，再次减小纹波。
它也改变了滤波器两端的输入和输出阻抗。
一个二阶振 荡环节，其幅频特性为以-40db 衰减，相频特性为最终滞后180。
o__W_—W —o二阶L 型RC 滤波其中 T 1 = R 1C 1， T 2 = R 2C 2化为二阶低通滤波器的电压转移函数一般表达式其中 K寺，3。
=盍1+R2士+亦，当盼忠 C 1=Q 时，K 詁，3o =RC ，Q=RCn 型RC 电路考虑输入端阻抗R dT(s)=R d RC i C 2 s2+ [R d C i +RC 2+R d C 2]s+1T(s)=1T1T2s2+[T2(1+R 2)+T1]s+1(1-9)T(s)=K2 / 3。
、 2s 2+( "Q)s+ 3。
(1-10)图5.1 T 型滤波器的波特图(1-8)rd为一个二阶振荡环节，其幅频特性为以-40db衰减，相频特性为最终滞后180o当RC滤波器阶数较高时，虽然滤波效果更好，但分压效果明显，能量损耗加大, 所以RC滤波器阶数一般不会太高。
下面在Modelsim环境下搭建电路，仿真结果如下：图5.2、L 型10Q，0.33 卩f图5.3倒L型滤波器0.33卩f，10Q◎0L■二ee o &O L ■二 e e o 蚩莊 0# 盒口2>sr Lh1轴40-hi" ■frm耗 Hdi K W■4 1 «LH -WS«? IXa ■> -> .胃'M 競§为二己A * *iis *J FEo fl !* IEe爆 IME EmD H■- >r •_______ Bll _屮■l J sQ gE* *二e e o ・C3O L■二e e o ■I .■点 r> :; > g »■>e 融[■ ■ Mn H- J■< w歴m E * I 3l B:丁E F"* !■03炉P+i * T * '=、 卜 NttJ-£E ?H llfre -0CUOL^一寸・g测试中我使用了 10KHZ 的幅值20V 的正弦波和1MHz 幅值1V 的锯齿波干扰 进行测试。
设置f c = 50KHz,其中n 型滤波器将电源输入端等效阻抗设置为 0.1 Q, 其他电路未设置等效电路。
实际电路中还要考虑负载电阻对滤波电路的影响。
由 于RC 滤波电路中R 的取值一般较小，贝U 负载电阻对滤波电路影响相对较小，仿 真中没有设置负载电阻。
从表格中，我们可以发现二阶 RC 滤波器滤波效果最好 明显优于一阶RC 滤波器，其次是n 型滤波器，再次是 L 型滤波器，由于是 RC 电路，T 型滤波器为一阶滤波器效果与 L 型滤波器相似。
结果说明滤波器阶数越 高，滤波效果越好，单阶L 型、倒L 型、T 型的噪声衰减较慢，而二阶 RC 滤波 衰减则较快。
实际中常常串联成多阶 RC 滤波器，根据噪声的滤除情况一级一级 串联。
但由于电阻直流分压的原因一般不超过三阶 。
转换成标准形式式中R L 为负载阻抗，谐振频率3o = 土， Q=2Z = R L 彳为低通滤波器的品质因数， Q 电路的选择性越强。
根据自控理论，若 Q 》0.5, ZW 1,此时滤波器工作于“欠 阻尼”状态，若QW0.5, Z>1,则滤波器工作组“过阻尼”状态，若Q=0.5, Z =0.5 则滤波器工作组“临界阻尼”状态，若 Q=0.707, Z = 0.707,超调量<5%调节时 间最短，为最佳阻尼比，电路具有最佳平坦响应。
LC 二阶低通滤波网络参数设 计时,若期望最佳平坦响应，应使滤波网络的品质因数 Q 接近0.707.从品质因数 的表达式中，可以看出负载阻抗对于品质因数有很大影响， 无源滤波器滤波效果 受负载影响极大。
根据滤波器阻抗失配选择原理， L 型滤波器适用于高频时输入 端阻抗较小、负载阻抗较大的场合。
按照定K 型滤波器进行设计L = R/ (2nX fc )(1-13) C = 1/ (2nX fc X R ) (1-14)式中信号的截止频率fc ,负载阻抗R=^C 。
L 、C 值计算只能是近似的，噪声滤波器对噪声的抑制效果实际上往往由实验确定。
按照定K 型滤波器进行设计，可以看出其品质因数Q=1。
除定K 型设计 滤波器以外，还有其他设计算法如巴特沃思、切比雪夫等，不同的设计方法 L 、 C 的值将不同。
该电路在 DC-DC BUC 电路中有应用。
LC 网络L 型LC 滤波其电压转移函数为1 RL 〃( SC ) ― .1T(S)= SL+[RL 〃 乙)]=LCs 2+[s+1 SC R L S C T(s)=22 3 0 2 22 (1-12)(1-11)倒L 型LC 滤波 其电压转移函数为考虑输入端阻抗R D 和负载阻抗F l ,倒L 型LC 滤波器构成二阶振荡环节，幅 频特性为以-40db/dec 衰减，相频特性为最终滞后180。
，效果与L 型LC 滤波器类 似，但F D 一般较小所以滤波效果不及L 型LC 滤波器。
倒L 型滤波器适用于高频 时输入端阻抗较大、负载阻抗较小的场合。
T 型LC 滤波其电压转移函数为T(s) = L 2C S 3+R L LC S 2+2S L+R LT 型LC 滤波器可通过L 型LC 电路与单L 电路串联构成 号幅频特性为以-60db/dec 衰减。
