二阶低通滤波器要点.pdf
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1、钦州学院 模拟电子课程设计报告 院系机械与船舶海洋工程学院 专业过程控制自动化 学生 班 级 2013级 133 班 姓名刘良新 学号 1305402313 指导教师单位钦州学院 指导教师姓名张晓培 指导教师职称 2016 年 10 月 钦州学院本科课程设计 二阶低通滤波器 自动化专业 2013 级刘良新 指导教师张晓培 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
2、。 二阶低通滤波器可用压控和无 限增益多路反馈。 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是有源滤波 电路的重要一种, 适合作为多级放大器的级联。 本文根据实际要求设计一种压控电压 源型二阶有源低通滤波电路,采用proteus仿真软件对压控电压源型二阶有源低通滤 波电路进行仿真分析、调试,从而实现电路的优化设计。 关键词 : 二阶低通滤波器,截止频率,电路设计 设计目的 : (1)进一步掌握模拟电子技术课程所学的理论知识,重点复习滤波器设计需要 的知识点。 (2)了解滤波器的工作原理,并掌握其工作原理
3、,进一步学会使用其进行电路 设计。 (3)了解并熟悉电路设计的基本思想和方法。 目录 前言 2 第一章课程设计要求. 3 1.1 设计要求 3 第二章系统组成及工作原理. 2 2.1 有源二阶压控滤波器. 2 2.2 无限增益多路反馈有源滤波器. 4 第三章电路设计、参数计算、器件选择. 5 3.1 二阶压控低通滤波器设计及参数计算. 5 3.2 无限增益多路反馈有源滤波器的设计及参数计算. 6 第四章电路组装及调试. 6 4.1 压控电压源二阶低通滤波电路. 6 4.2 无限增益多路负反馈二阶低通滤波器. 9 第五章实验结论 11 5.1 实验数据记录与处理 11 5.2 设计体会 11 参
4、考文献 12 附录一芯片介绍: 12 附录二元件清单 13 附录三实物图 13 刘良新二阶低通滤波器 2 前 言 当今时代,随着科学技术的发展,先进的电子技术在各个近代学科门类和科学 技术领域中占有不可或缺的核心地位。同时在国家的事业中发挥了重大作用,只有科 技才能使一个国家变得真正强大。作为一名大学生不仅仅要努力学习理论知识,还要 把理论运用到实践中去,做到学以致用。 低通滤波器的使用非常广泛。 该种滤波器只让规定的低频率通过,而且电路性能 稳定,增益易调节。 利用这一特点不仅可以通过有用信号还可以抑制无用信号。工程 上常常用低通滤波器作信号处理,数据传输和抑制干扰。 例如:无线电发射机利用
5、低 通滤波器阻塞可能引起与其它通信发生干扰的谐波发射;固体屏障也是一个声波的滤 波器,当一个房间播放音乐时很容易听到低音,但高音被滤掉了。 我国现有滤波器的种类和所覆盖的频率虽然基本上满足现有各种电信设备。但从 整体而言, 我国有源滤波器发展比无源滤波器缓慢,尚未大量生产和应用。 我国电子 产品要想实现大规模集成,滤波器集成化仍是一个问题。 钦州学院本科课程设计 3 第一章课程设计任务及要求 1.1 设计要求 1.分别用压控电压源和无限增益多路反馈两种方法设计电路 2.截止频率 fc=2000HZ 3.增益 Av=2 第二章系统组成及工作原理 2.1 有源二阶压控滤波器 基础电路如图 1 所示
6、 图2.1二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 刘良新二阶低通滤波器 4 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: )(
7、 )( )( i o sV sV sA 2 F F )()-(31sCRsCRA A V V (2-1) 令 F0V AA称为通带增益 -(2-2) F 3 1 V A Q称为等效品质因数 -(2-3) RC 1 c 称为特征角频率 -(2-4) 则 2 c n 2 2 c0 )( s Q s A sA-(2-5) 注时,即当303 FFVV AA滤波电路才能稳定工作。 2.2 无限增益多路反馈有源滤波器 基本形式图 2 图 2.2 无限增益多路反馈有源滤波基础电路 在二阶压控电压源低通滤波电路中,由于输入信号加到集成运放的同相输入端,同时 电容 C1在电路参数不合适时会产生自激震荡。为了避免
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