二阶有源低通滤波器
有源二阶低通滤波器灵敏度和噪声的优化设计
and sensitivity index are demanding in actual design ol filte r.This paper takes an eye on the ratio ol the resistors and capacitors and researches on four design methods whose noise and sensitivity are analyzed. The related graphs are also given out in the paper. The optimal design，which has lowest noise and sensitivity，can be obtained during camparison.The Monte Carlo simulation of the optimal design indicates that sensitivity is of lowest leve l，which caters to the need of design.
能质量分析与电力参数测量等。 — 1—
器 ，研究电阻或电容的比值，对滤波器的噪声性能和
灵敏度指标的影响。滤波器的噪声性能或灵敏度指
标最低时，设计得到优化。这种方法不需要再增加
其 他 元 件 ，在 实 际 中 非 常 实 用 有 效 。
1 噪声理论
同 其 他 任 何 电 子 电 路 一 样 ，有 源 二 阶 低 通 滤 波
二阶有源低通滤波电路的设计与分析
二阶有源低通滤波电路的设计与分析有源滤波电路是一种灵活、可靠和性能卓越的滤波器，广泛用于通信、控制和测量等领域。
本文介绍了实现二阶有源低通滤波器的基本原理，并通过计算机仿真分析了设计过程中遇到的一些问题。
一、二阶有源低通滤波器原理有源低通滤波器是一种混合型滤波器，它具有电容和电感耦合之间的耦合，从而实现了低通特性。
其基本原理是，将输入信号分别经过两个放大器，然后将放大器的输出信号反馈到电容的两个端，进而形成一个闭环系统，以构成一个连续反馈低通滤波器，达到滤波的目的。
二、有源低通滤波器的设计有源低通滤波器的设计有三个要考虑的重要参数，包括滤波器的频率特性，输入阻抗和输出阻抗。
1.滤波器频率特性：有源低通滤波器的基本频率特性可以使用Bessel函数表示。
它的特性截止频率可以用“截止频率Hz”表示。
同时，有源低通滤波器也具有频带宽和延迟特性，可以用“频带宽Hz”和“延迟时间ms”来表示。
2.输入阻抗：有源低通滤波器的输入阻抗为电子放大器的输入阻抗，由电子放大器的输入元件的参数决定，一般是50欧姆或大于50欧姆的阻抗。
3.输出阻抗：有源低通滤波器的输出阻抗取决于电子放大器的输出元件的参数，输出阻抗一般为几千欧姆以上。
三、计算机仿真分析由于有源低通滤波器的设计过程非常复杂，需要考虑很多参数，因此通常采用计算机仿真技术进行分析研究，以便验证设计方案的正确性。
在计算机仿真的分析过程中，首先要确定滤波器的输入信号的频率、幅度和相位，并计算出滤波器的输出信号特性，如频率、幅度和相位等，然后将实验结果与理论预测结果进行对比，以验证滤波器的设计方案是否正确。
四、结论有源低通滤波器是一种灵活、可靠和性能卓越的滤波器，它具有良好的性能特性，广泛应用于通信、控制和测量等领域。
其设计方案中，需要考虑多个参数，使用计算机仿真技术可以有效验证设计的正确性，也可以大大提高滤波器的性能。
简单二阶有源低通滤波器电路及幅频特性
简单二阶有源低通滤波器电路及幅频特性为了使输出电压在高频段以更快的速率下降，以改善滤波效果，再加一节RCo(1)通带增益当f=0时，各电容器可视为开路，通带内的增益为低通滤波环节，称为二阶有源滤波电路。
它比一阶低通滤波器的滤波效果更好二阶LPF的电路图如图6所示，幅频特性曲线如图7所示。
1-(2)二阶低通有源滤波器传递函数根据图8-2.06可以写出丄“盘斗丄〕俯二一礎通常有，联立求解以上三式，可得滤波器的传递函数臥)—九…(3)通带截止频率将s 换成j 3,令3 0 = 2n f o=1/(RC)可得当f=fp时，上式分母的模="丿厶I VoZ与理想的二阶波特图相比，在超过fO以后，幅频特性以-40 dB/dec的速率下降，比一阶的下降快。
但在通带截止频率fp -fO之间幅频特性下降的还不够快。
摘要设计一种压控电压源型二阶有源低通滤波电路，并利用MultisimIO仿真软件对电路的频率特性、特征参量等进行了仿真分析，仿真结果与理论设计一致，为有源滤波器的电路设计提供了EDA手段和依据。
关键词二阶有源低通滤波器；电路设计自动化；仿真分析；MultisimIO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。
从滤波器阶数可分为一阶和高阶，阶数越高，幅频特性越陡峭。
高阶滤波器通常可由一阶和二阶滤波器级联而成。
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EDA仿真软件Multisim1O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。
二阶有源低通滤波器课程设计
目录一题目规定与方案论证........................................................ 错误!未定义书签。
1.1（设计题题目）二阶有源低通滤波器............................................. 错误!未定义书签。
1.1.1题目规定.................................................................................. 错误!未定义书签。
1.1.2 方案论证................................................................................. 错误!未定义书签。
1.2（实训题题目）波形发生器与计数器............................................. 错误!未定义书签。
1.2.1题目规定.................................................................................. 错误!未定义书签。
1.2.2方案论证.................................................................................. 错误!未定义书签。
二电子线路设计与实现........................................................ 错误!未定义书签。
2.1二阶有源低通滤波器........................................................................ 错误!未定义书签。
2.2十位二进制加法计数器电路设计.................................................... 错误!未定义书签。
二阶有源低通滤波器中rc参数
二阶有源低通滤波器中r c参数一、引言低通滤波器在信号处理中起着非常重要的作用。
而二阶有源低通滤波器是一种常见且常用的滤波器。
在设计和分析二阶有源低通滤波器时，R C（R es is to r-Ca pa c it or，电阻-电容）参数是需要重点关注和调整的。
本文将围绕二阶有源低通滤波器的RC参数展开讨论和介绍。
二、二阶有源低通滤波器概述二阶有源低通滤波器是一种能够提供二阶滤波效果的电路，它能够将输入信号中高于截止频率的部分滤除，只保留低频部分。
该滤波器一般由放大器及RC组成，其中RC参数对于滤波器的性能影响较大。
三、R C参数的定义与意义在二阶有源低通滤波器中，R C参数分别代表电阻和电容的取值。
这两个参数决定了滤波器的截止频率、滤波器的斜率以及对输入信号的幅频特性进行调整。
具体来说，R C参数的取值将直接影响滤波器的频率响应和幅度衰减。
四、确定R C参数的方法1.确定截止频率：首先需要根据系统的要求以及信号特性来确定所需的截止频率。
2.选择合适的电容值：在给定截止频率情况下，可以选择合适的电容值来满足要求。
一般来说，较大的电容值会使得截止频率较低。
3.选择合适的电阻值：在电容值确定的情况下，可以根据需要选择合适的电阻，以达到所需的滤波效果。
五、R C参数的优化与调整在设计二阶有源低通滤波器时，可能需要根据具体要求对R C参数进行优化与调整。
以下是一些常见的优化与调整方法：1.改变电容值：通过改变电容值来调整滤波器的截止频率或幅频特性。
2.改变电阻值：通过改变电阻值来调整滤波器的斜率或幅频特性。
3.考虑负载影响：在设置R C参数时，需要考虑输入和输出的负载情况，以确保滤波器的性能能够满足实际需求。
六、R C参数的应用案例以下是一个例子，展示了如何根据具体需求确定R C参数的过程。
假设我们要设计一个二阶有源低通滤波器，要求截止频率为10k Hz，可以按照以下步骤进行设计：1.确定截止频率：截止频率为10k Hz。
二阶有源低通滤波器参数计算
二阶有源低通滤波器参数计算二阶有源低通滤波器是一种常用的电子滤波器，它可以对输入信号进行滤波，将高频信号抑制，只保留低频信号。
本文将介绍二阶有源低通滤波器的参数计算方法。
我们需要确定二阶有源低通滤波器的截止频率和品质因数。
截止频率是指在该频率以下，滤波器的增益开始下降。
品质因数则表征了滤波器的衰减速度和频率响应的尖锐程度。
截止频率的计算方法如下：1. 首先，确定所需的截止频率（以赫兹为单位），记为f_cutoff。
2. 根据所给的电阻和电容数值，计算截止频率f_cutoff对应的角频率ω_cutoff，公式为：ω_cutoff = 1 / (R1 * C1)。
3. 将角频率转换为赫兹，公式为：f_cutoff = ω_cutoff / (2 * π)。
品质因数的计算方法如下：1. 首先，确定所需的品质因数，记为Q。
2. 根据所给的电阻和电容数值，计算品质因数Q对应的角频率带宽BW，公式为：BW = 1 / (R2 * C2)。
3. 计算品质因数Q，公式为：Q = ω_cutoff / BW。
在确定了截止频率和品质因数之后，我们还需要计算滤波器的放大倍数。
放大倍数决定了滤波器在截止频率附近的增益衰减情况。
放大倍数的计算方法如下：1. 首先，确定所需的放大倍数，记为A。
2. 根据所给的电阻和电容数值，计算放大倍数A对应的增益K，公式为：K = 1 + (R2 / R1)。
3. 计算放大倍数A，公式为：A = K * (1 + (R3 / R4))。
我们还需要计算滤波器的输入和输出阻抗。
输入阻抗决定了滤波器对输入信号的影响程度，输出阻抗则决定了滤波器输出信号的稳定性。
输入阻抗的计算方法如下：1. 首先，确定所给的电阻和电容数值，计算输入阻抗Z_in，公式为：Z_in = R1。
输出阻抗的计算方法如下：1. 首先，确定所给的电阻和电容数值，计算输出阻抗Z_out，公式为：Z_out = R2。
总结起来，二阶有源低通滤波器的参数计算包括截止频率、品质因数、放大倍数、输入阻抗和输出阻抗的计算。
二阶有源低通滤波器LPF
吴晓燕
项目四 扩音器的制作
2.1
2.2 2.3
项目描述 项目资讯
项目实施
2.4
项目评价与总结
4.1 项目描述
在大型的会议室、商场、学校里，在促销、旅游及健身等活动中， 有一种电子设备是必备的，那就是扩音器。最简易的扩音器整机电路，可 分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分。其中前置放大级我们 第二个项目已经学习了，而音调控制级由低通滤波器和高通滤波器共同组 成，所以需要先从各种滤波器的特性讲述。
理论上在滤波器通带内电压放大倍数 ，上截止频率 ，用波特 图示仪测得 ， 。将电路相关元件参数代入公式计 =1.592kHz， （20lg3=9.542dB），理论计算和 仿真仪器测量结果基本一致。
2. 反相输入低通滤波器电路
（a）电路 （b）幅频特性 图8-2 一阶有源反相输入低通滤波器 图8-2（a）为反相输入低通滤波器电路，电路的电压放大倍数 （20lg2=6.02dB），上截止频率 。图8-2（b）为 幅频特性,测量出放大器增益为6dB，上截止频率为1.585kHz。理论计算和仪 器测量结果基本一致。图8-2（a）中将低通滤波电路R、C原件接入负反馈电 路。虽然前后两个滤波电路不同，但R、C元件参数相同，所以幅频特性是一 样的。上述两个电路也可应用“交流分析”法测量它们的幅频特性。
任务4-1 集成运放构成的低通、高通滤波电
路的组建与测试
任务引入
•最简易的扩音器整机电路，可分为前置放大 级、音调控制级和功率放大级三部分。其中 前置放大级我们第二个项目已经学习了，而 音调控制级由低通滤波器和高通滤波器共同 组成，所以需要先从各种滤波器的特性讲述 。
相关知识
1）滤波电路的基础知识。 2）滤波电路的分类 3）有源滤波器与无源滤波器的特性差别。
二阶有源低通滤波器的设计
二阶有源低通滤波器的设计该电路由一个差分放大器和一个低通滤波器组成。
差分放大器用于放大输入信号，低通滤波器则用于实现滤波功能。
下面是二阶有源低通滤波器的设计步骤：1.确定滤波器的性能要求：包括截止频率、通带增益、阻带衰减等参数。
根据实际需要选择合适的数值。
2.选择运放：根据设计要求选择合适的运放，一般常用的运放有理想运放、运放OP07等。
3.计算电阻的值：通过滤波器的通带增益和截止频率来计算电阻的值。
通常情况下，第二级和第三级的电阻值要与第一级的电阻值相等。
4.计算电容的值：根据截止频率来计算电容的值。
一般来说，选择合适的电容值可以使得电路的性能更好。
可以根据实际情况来调整电容值。
5.计算放大倍数：根据通带增益来计算放大倍数。
根据放大倍数来选择合适的运放。
6.绘制电路图：根据上述计算结果和所选择的运放，绘制出滤波器的电路图。
7.进行电路模拟：使用电路模拟软件进行仿真，比较仿真结果与设计要求是否一致。
如果有误差，调整电阻或电容的数值进行优化。
8.组装电路：根据电路图，将电路进行组装。
选择合适的电阻和电容进行焊接。
9.测试电路：将输入信号接入电路，并使用示波器来测量输出信号。
检查输出信号的频率特性和增益特性是否满足设计要求。
10.进行调整：如果测试结果不满足要求，可以通过调整电阻和电容的数值来优化电路性能。
总结：二阶有源低通滤波器的设计是一个系统的工程，需要充分考虑滤波器的性能要求和电路参数的选择。
在设计过程中，可以使用电路模拟软件进行仿真，同时进行实际电路的测试，以确保滤波器的性能达到预期目标。
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· U
i
· U
o
其中， Auf = 1 + Rf / — R1通带放大倍数
fH = 1/2RC — 上限截止频率
C
归一化 · Au 20lg / dB 幅频特 Auf 性 20 dB /十倍频
0 3 f fH
· A 1 u Auf 1 j f / f H
Au 1 20 lg 20 lg Auf 1 ( f / f H )2 arctan( f / f H )
滤波电路 分类： 按处理 方法分
— 有用频率信号通过，无用频率信号被抑制的电路。
硬件滤波 软件滤波
按构成 器件分
无源滤波器 有源滤波器
按所处理 信号分
模拟滤波器 数字滤波器
低通滤波器 按频率 特性分 高通滤波器 按传递 函数分
一阶滤波器 二阶滤波器 : N 阶滤波器
带通滤波器
带阻滤波器
理想滤波器的频率特性
H
改进思路：在提升 fH 附近的输出幅度。
4.2 有源高通滤波电路(HPF—High Pass Filter)
Rf R1
· A 20lg u / dB Auf · Uo
10
Q=5 Q=2
8
C
C R R
· Ui
0 3
10
Q=1
Q = 0.707
Auf = 1 + Rf / 通带增益： R1 1 fn 2RC
20
30 40 1
f / fn Q = 1/(பைடு நூலகம் Auf) ，电路产生自激振荡 Auf = 3 时， Q ， A u
二阶低通、高通，为防止自激，应使 Auf < 3。
本次任务
• 一阶、二阶有源低通滤波器组建与幅频特性 测试
• 一阶、二阶有源高通滤波器组建与幅频特性 测试
知识目标
• 1、理解有源滤波器的构成及分类特点； • 2、熟悉有源滤波器的频率特性。
能力目标
• 1、会对运算放大器构成的低通滤波电路进 行分析和参数测量； • 2、会对运算放大器构成的高通滤波电路进 行分析和参数测量。
素质目标
• 1、培养学生自学能力与团队合作能力； • 2、培养学生独立思考、勤于思考、善于提 问的学习习惯； • 3、培养学生良好的沟通交流能力1。
4.1.2 二阶有源低通滤波器（LPF）
在一阶低通滤波器电路的基础上，再加上一级RC低通电路构成了二 阶低通滤波电路。 图8-3（a）中第一级RC低通电 路中的C1的下端没有接地，而 是接到运算放大器的输出端， 目的是在截止频率附近引入正 反馈，使幅频特性得到改善。 该电路的电压放大倍数：
滤波器的特征频率：
任务4-1 集成运放构成的低通、高通滤波电
路的组建与测试
任务引入
•最简易的扩音器整机电路，可分为前置放大 级、音调控制级和功率放大级三部分。其中 前置放大级我们第二个项目已经学习了，而 音调控制级由低通滤波器和高通滤波器共同 组成，所以需要先从各种滤波器的特性讲述 。
相关知识
1）滤波电路的基础知识。 2）滤波电路的分类 3）有源滤波器与无源滤波器的特性差别。
20lg Au
·
20lg Au
f
·
20lg Au
f
·
20lg Au
f
·
通 阻 低通
阻 通 高通
阻 通 阻 通阻通 带通 带阻
f
4.1 有源低通滤波电路(LPF—Low Pass 1 Filter ) 一、一阶 LPF · Auf U Rf j C Rf o · Au · (1 ) f 1 Ui R1 1 j R1 R fH j C
布置课堂操作任务
本次课堂训练操作将记录成绩
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任务1：一阶、二阶有源低通滤波器组建与幅频特性测试
第一步 第二步 第三步 搭接一阶、二阶有源低通滤波器； 用示波器观察输入、输出波形。 用波特仪观察幅频特性、相频特性
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有源滤波器
（a）电路 （b）幅频特性 图8-1 一阶同相输入有源低通滤波器
图8-3（a）低通滤波器电路图 ，等效品质因数 。
有源滤波器
图8-3（b）Q=0.707 当Rf=5.85kΩ 时，Q=0.707，这时的幅频特性比较平坦，电路的特征频率 的 上截止频率 ，如图8-3（b）所示。
有源滤波器
·
二、 二阶 LPF 1. 简单二阶 LPF
Rf
A 20lg u / dB Auf
10 0 –40 dB/ 十倍频
·
R1
8 R R C
U· i
· U P
C
Uo
·
10 20 30 40
1 通带增益： Auf = 1 + R= f/ R 问题：在 f f 1 附近，输出幅度衰减大。
f / fH
模拟电子技术
吴晓燕
项目四 扩音器的制作
2.1
2.2 2.3
项目描述 项目资讯
项目实施
2.4
项目评价与总结
4.1 项目描述
在大型的会议室、商场、学校里，在促销、旅游及健身等活动中， 有一种电子设备是必备的，那就是扩音器。最简易的扩音器整机电路，可 分为前置放大级、音调控制级和功率放大级三部分。其中前置放大级我们 第二个项目已经学习了，而音调控制级由低通滤波器和高通滤波器共同组 成，所以需要先从各种滤波器的特性讲述。
理论上在滤波器通带内电压放大倍数 ，上截止频率 ，用波特 图示仪测得 ， 。将电路相关元件参数代入公式计 =1.592kHz， （20lg3=9.542dB），理论计算和 仿真仪器测量结果基本一致。
2. 反相输入低通滤波器电路
（a）电路 （b）幅频特性 图8-2 一阶有源反相输入低通滤波器 图8-2（a）为反相输入低通滤波器电路，电路的电压放大倍数 （20lg2=6.02dB），上截止频率 。图8-2（b）为 幅频特性,测量出放大器增益为6dB，上截止频率为1.585kHz。理论计算和仪 器测量结果基本一致。图8-2（a）中将低通滤波电路R、C原件接入负反馈电 路。虽然前后两个滤波电路不同，但R、C元件参数相同，所以幅频特性是一 样的。上述两个电路也可应用“交流分析”法测量它们的幅频特性。
简易扩音器电路
输入放大电路:主要完成输入的微弱信号的放大，可以有分立元件 的放大电路构成，也可以采用集成运放完成。 音调调整电路:主要完成音频信号的高低音控制，以满足人们对声 音个性化的要求。 功率放大电路:对音频信号进行电压和电流放大，以驱动扬声器发 声，要求功率足够大、失真度要小。 直流稳压电源:为整机提供稳定的直流电压。