(完整word版)2阶有源高通滤波器
二阶有源带通滤波器设计说明
.专业整理 .摘要在学习《模拟电子技术基础》的基础上，针对课程设计要求，设计一个通带为 0.833KHz 、中心频率为 5KHz 、品质因素为 6、最大增益为 2 的带通滤波器，选择有源滤波器的快速设计法为设计方案，计算出该方案需要的电阻、电容、运算放大器参数，通过 Multisim 软件仿真和电路板的制作，对所选的方案进行调试，验证方案的正确性，并将实际设计的滤波器与仿真得到的滤波器进行比较，分析误差产生的原因。
关键字：带通；滤波器；快速设计法； Multisim 仿真；调试；分析误差.专业整理 .目录引言 (3)1.设计任务及要求 (3)2.方案选择 (3)3.二阶有源带通滤波器理论设计 (4)3.1 简介 (4)3.2 工作原理 (4).专业整理 .3.3 传递函数及性能参数 (5)3.4 器件参数的选取 (6)3.5 Multisim仿真及仿真数据处理 (6)4.电路板的制作 (8)4.1 原理图和 PCB 图的绘制 (8)4.2 电路板制作过程 (9)5.电路板的调试 (10)5.1 调试的仪器 (10)5.2 调试过程及结果 (10)5.3 调试所遇到的问题 (13)5.4 调试误差分析 (13)6.结论 (13)谢辞 (15)参考文献 (16)附录·················17·····················引言本论文主要讨论信号的处理电路，其中一种电路称为模拟滤波器，模拟滤波器的主要功能是传送输入信号中有用的频率成分，衰减或抑制无用的频率成分，本文主要研究由电阻、电容和运算放大器组成的有源带通滤波电路，其原理是通过对电容、电阻参数的配置，使得模拟滤波器对频率在通带内的频率分量呈现很小的阻抗，而对频带外的频率分量呈现很大的阻抗，这样当负载电流信号通过该模拟带通滤波器的时候就可以把通带内的信号提取出来，把通带外的信号去除。
电子课程设计---二阶有源高通滤波器
长沙学院电子技术课程设计说明书题目有源高通滤波器设计系(部) 电子信息与电气工程系专业(班级) 光电2班姓名学号2013041216指导教师起止日期2015.6.1-2015.6.5模拟电子技术课程设计任务书长沙学院课程设计鉴定表目录一、有源高通滤波器的广泛应用 (5)二、 LM741EN芯片引脚功能及其应用 (5)LM741芯片引脚和工作说明： (5)三、有源高通滤波电路介绍及其工作原理 (6)1.滤波电路 (6)2.集成运放电路和反馈电路 (6)3.二阶有源高通电路框架图： (7)四、有源高通滤波电路的设计 (8)（1）设计方案 (8)（2）元器件参数计算和选择（截止频率的选定） (8)（3）对设计的电路进行仿真调试 (9)①仿真电路 (9)②波特图幅频特性 (10)③波特图相频特性 (10)④输入波形与输出波形比较（红色为输入波形，蓝色为输出波形） (11)五、有源高通滤波电路的扩展和改良 (13)四阶有源高通滤波电路 (13)利用记录仪观察波形数据 (13)六、实训总结 (14)七、参考文献 (14)一、有源高通滤波器的广泛应用滤波器是减少或消除谐波对电力系统影响的电气部件，广泛应用于电力系统、通信发射机与接收机等电子设备中，它能减弱或消除谐波的危害，对无用信号尽可能大的衰减，让有用信号尽可能无衰减的通过，从而纠正信号波形畸变。
所以，无论信号的获取、传输，还是信号的处理和交换都离不开滤波技术。
在近代电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛，尤其是有源高通滤波器。
它在通讯、声纳、测控、仪器仪表等领域中有着广泛的应用，有源高通滤波器的优劣直接决定产品的优劣。
所以研究滤波器，具有重大意义。
二、LM741EN芯片引脚功能及其应用LM741EN是一种应用非常广泛的通用型运算放大器。
这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作。
具有广泛的共同模式，差模信号范围和低失调电压调零能力与使用适当的电位。
(完整版)二阶有源带通滤波器设计及参数计算
滤波器是一种只传输指定频段信号，抑制其它频段信号的电路。
滤波器分为无源滤波器与有源滤波器两种：①无源滤波器:由电感L、电容C及电阻R等无源元件组成②有源滤波器:一般由集成运放与RC网络构成，它具有体积小、性能稳定等优点，同时，由于集成运放的增益和输入阻抗都很高，输出阻抗很低，故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用。
利用有源滤波器可以突出有用频率的信号，衰减无用频率的信号，抑制干扰和噪声，以达到提高信噪比或选频的目的，因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理。
从功能来上有源滤波器分为：低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）、带阻滤波器（BEF）、全通滤波器（APF）。
其中前四种滤波器间互有联系，LPF与HPF间互为对偶关系。
当LPF的通带截止频率高于HPF的通带截止频率时，将LPF与HPF相串联，就构成了BPF，而LPF与HPF并联，就构成BEF。
在实用电子电路中，还可能同时采用几种不同型式的滤波电路。
滤波电路的主要性能指标有通带电压放大倍数AVP、通带截止频率fP及阻尼系数Q等。
带通滤波器（BPF）（a）电路图(b)幅频特性图1 压控电压源二阶带通滤波器工作原理：这种滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。
典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。
如图1（a）所示。
电路性能参数通带增益中心频率通带宽度选择性此电路的优点是改变Rf和R4的比例就可改变频宽而不影响中心频率。
例．要求设计一个有源二阶带通滤波器，指标要求为：通带中心频率通带中心频率处的电压放大倍数：带宽：设计步骤：1）选用图2电路。
2）该电路的传输函数：品质因数：通带的中心角频率：通带中心角频率处的电压放大倍数：取，则：图2 无限增益多路负反馈有源二阶带通滤波器电路。
二阶有源高通滤波器原理
二阶有源高通滤波器原理在电子电路中，滤波器是一种能够选择性地通过或者抑制特定频率信号的电路。
而有源高通滤波器则是一种常见的滤波器类型，用于将高频信号通过而抑制低频信号。
本文将介绍二阶有源高通滤波器的原理和工作方式。
1. 基本原理二阶有源高通滤波器通常由运算放大器、电容和电阻构成。
在这种滤波器中，运算放大器起到放大和相位移的作用，电容和电阻则构成滤波器的频率选择网络。
通过合适的设计，可以实现对特定频率以下信号的抑制，而对特定频率以上信号的通过。
2. 滤波器架构二阶有源高通滤波器的典型架构包括两个电容和两个电阻元件。
其中，电容和电阻的数值可以根据需要进行选择，以确定滤波器的截止频率和增益。
运算放大器的正负输入端分别连接这两个电容和两个电阻元件，输出端则连接到负反馈路径。
这样的架构可以实现对低频信号的衰减和对高频信号的放大。
3. 工作原理二阶有源高通滤波器的工作原理基于运算放大器的反馈机制。
当输入信号经过滤波器后，输出信号的幅度和相位将根据滤波器的频率响应而发生变化。
通过合理设置电容和电阻的数值，可以确定滤波器的截止频率和斜率，从而实现对特定频率信号的处理。
4. 频率响应二阶有源高通滤波器的频率响应通常呈现出一定的斜率，在截止频率处实现对低频信号的抑制。
随着频率的增加，滤波器对信号的放大倍率也会相应增加。
这种特性使得有源高通滤波器在许多应用中得到广泛应用，如音频处理、通信系统等方面。
5. 应用领域二阶有源高通滤波器在电子电路中有着广泛的应用。
比如在音频处理中，可以用于消除低频噪声或者实现声音效果；在通信系统中，可以用于滤除直流偏置或者实现信号调制。
由于其结构简单、性能稳定，因此在实际应用中得到了广泛的应用和认可。
综上所述，二阶有源高通滤波器作为一种常见的滤波器类型，在电子电路设计中扮演着重要的角色。
通过合理设计滤波器的参数，可以实现对特定频率信号的处理，满足不同应用场景的需求。
希望通过本文的介绍，读者能对二阶有源高通滤波器的原理和应用有更深入的理解。
第1讲二阶有源滤波器
Ch2 二阶有源滤波器2.1引言——关于“滤波”滤波器——在强电、弱电、信号处理领域应用十分普遍。
“波”——狭义上指随时间呈规律变化的电压、电流。
广义上指一些含有特定信息的信号，而这些信号未必是具体的波形，如：图像。
滤波——本质上就是从被噪声畸变和污染了的信号中提取原始信号所携带的信息的过程。
滤波器——实现滤波功能的具体电路。
种类很多，可以从不同角度分类。
2.1.1 滤波器分类1. 模拟滤波器与数字滤波器——从被处理的信号形态分。
现代电路理论主要探讨模拟滤波器。
1.1 模拟滤波器按照信号的连续性——可分为连续时间滤波器、取样数据滤波器。
1.2 模拟滤波器按照器件类型——又分为有源滤波器、无源滤波器按照电路功能——又分高通、低通、带通、带阻、全通滤波器。
按滤波函数的阶数——又分高阶滤波器、低阶滤波器。
1）无源滤波器：由R、L、C元件构成特定结构的电路，一般有RC型、LC型。
通常L 体积大，参数精度不高，可选择的器件种类少，R、C元件体积小，性能稳定，参数比较精确小功率滤波器常用RC型，但较大功率滤波器常用LC型。
常见的滤波器有：一阶o；Lu o二阶o；o；o高阶o；2）有源滤波器——用有源器件（如集成运算放大器）和RC元件代替电感，构成滤波器。
优点：体积小、重量轻、价格低；易集成、可靠新高；可以提供增益补偿缺点：频率范围受有源器件（运放等）有限带宽的限制；受元器件容差及漂移的影响较大，灵敏度高。
3）开关电容滤波器——由于集成电路技术难以制作较大阻值的电阻，有源RC滤波器难于高度集成，用开关和电容组合可以等效电阻，而开关、电容和有源器件都可以利用CMOS 工艺全集成实现，而且具有比较高的精度，是当前最通用的一种滤波器。
4）其他滤波器——全集成滤波器，如MOSFIT-C滤波器，跨导电容滤波器，开关电容和开关电流滤波器，基于电流传输器的滤波器，对数域滤波器等。
发展方向是高频、低电压、低功耗。
2 . 频域滤波和非频域滤波1）频域滤波器——让信号在通频带内的频率分量通过，让在截止频带内的频率分量不能通过．或受到尽可能大的衰减。
二阶高通有源滤波器
学号09700113模拟电子技术基础设计说明书设计二阶高通有源滤波器起止日期：2011年12月24日至2011年12月31日学生姓名李炯班级09电信1班成绩指导教师(签字)电子与信息工程系2011年12月29日目录第一章设计任务及要求............................................................................................................. - 2 -1.1、主要技术指标..................................................................................................................... - 2 -1.2、设计内容及要求................................................................................................................. - 2 -第二章滤波器基本理论............................................................................................................. - 3 -2.1、滤波器的有关参数............................................................................................................. - 3 -2.2、有源滤波和无源滤波......................................................................................................... - 3 -第三章设计原理及方案............................................................................................................. - 5 -2.1、设计原理............................................................................................................................. - 5 -2.2、设计方案............................................................................................................................. - 6 -第四章二阶高通滤波器电路仿真............................................................................................. - 7 -4.1、参数选择............................................................................................................................. - 7 -4.2、调试..................................................................................................................................... - 7 -第五章参数设计及器件............................................................................................................. - 9 -5.1、参数计算............................................................................................................................. - 9 -5.2、器件选择............................................................................................................................. - 9 -第六章设计心得体会............................................................................................................... - 10 -第一章设计任务及要求1.1、主要技术指标工作电压：+12V、-12V；截止频率：20kHz；系统增益：0dB1.2、设计内容及要求1、根据课题，拟定设计方案，简述电路工作原理；2、根据技术指标，完成单元电路的设计计算，元器件合理选择，并用仿真软件绘制电路图；3、对调试过程中出现的问题应作分析，写出故障原因及如何排除；4、列出元器件明细表；写出设计心得体会。
二阶有源高通滤波器
2013级《模拟电子技术》课程设计说明书二阶有源高通滤波器院、部：电气与信息工程学院学生姓名：方拓指导教师：张松华职称副教授专业：电气工程及其自动化班级：电气本1301班完成时间： 2015年6月20日《模拟电子技术》课程设计任务书学院：电气与信息工程学院适应专业：自动化、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程《模拟电子技术》课程设计任务书学院：电气与信息工程学院适应专业：自动化、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程摘要滤波电路是一种能使有用频率通过，同时抑制无用成分的电路，滤波电路种类很多，由集成运算放大器、电容和电阻可构成有源滤波器。
有源滤波器不用电感，体积小，重量轻，有一定的放大能力和带负载能力。
由于受到集成运算放大器特性的限制，有源滤波器主要用于低频场合。
有源滤波器有低通、高通、带通和阻带等电路，从滤波器的阶数可分为一阶和高阶，阶数越高，幅频特性越陡峭。
本设计为有源二阶高通滤波器。
本设计采用一般意义上的设计方案，即通过无源二阶高通滤波电路接入运放组成的放大电路，组成二阶有源RC高通滤波器，先根据设计方案计算出所需各元件参数，通过Multisim 10仿真得到具体的电路图，在由制图软件（Altium Designer summer 09）得到原理图，由原理图导入到PCB图中，得到我们所用的电路板。
其中包括了电子元件的新建和封装、打印、转印等步骤。
最后，焊接时应注意线是否导通、是否短路和有无虚焊等。
最终完成安装，进行调试。
调试结果表明电路仅能够实现信号的高通滤波。
关键词：二阶；有源；高通；滤波器目录1绪论 (18)1.1设计课题意义及背景 (18)1.2设计课题任务及要求 (18)1.3设计内容 (18)2设计原理及方案比较 (1)2.1设计原理 (1)2.2方案比较 (1)2.3设计方案 (3)2.4直流电压源的设计 (4)2.4.1设计要求 (4)2.4.2直流稳压电源工作原理 (4)3设计课题的参数选择 (5)3.1有源二阶高通滤波器 (5)3.1.1无源二阶RC高通滤波电路部分 (5)3.1.2运放部分 (5)3.2.1电源变压器 (6)3.2.2整流桥 (6)3.2.3滤波部分 (6)4仿真分析 (8)4.1仿真电路图 (8)4.2仿真数据及分析 (8)5制作与调试 (11)5.1安装与调试 (11)5.2调试 (11)5.3调试结果 (12)5.3.1直流电源调试结果 (12)5.3.2二阶有源高通滤波电路调试结果 (12)5.4 数据分析 (13)5.5 故障排查 (13)心得体会 (13)参考文献 (14)致谢 (15)附录 (16)附录A 电路原理图 (16)附录B 电路PCB图 (17)附录C 电路实物图 (17)附录C 元件清单 (18)1绪论1.1设计课题意义及背景电子技术是当今科技发展的热点，各先进国家无不把它放在优先发展的地位。
二阶有源高通滤波器
摘要：本次课程设计借助Multisim9软件平台，完成了对巴特沃斯型二阶有源高通滤波器电路的设计，并通过软件本身自带的工具及功能完成了电路的调试、仿真，数据的采集以及处理分析。
在此次课程设计过程中，逐步掌握了Multisim9的基本操作流程，熟悉并了解了集成运算放大器OPA603的典型应用，同时加深了自己对滤波器电路（尤其巴特沃斯型滤波电路）的理解。
关键词：二阶有源高通、滤波器、741、巴特沃斯目录1 绪论 (3)2 实习的主要内容 (4)3 设计作品名称（或课题）： (5)3.1电路原理图： (5)3.2 工作原理、仿真和性能测试与分析： (5)3.2.1工作原理: (5)3.2.2 传递函数及相关数据 (6)3.2.3幅频响应及相关数据 (7)3.2.4频谱分析 (8)3.2.5误差成因分析 (8)4.心得体会： (9)5.存在的不足及建议： (10)6．参考文献： (10)1 绪论本次课程设计老师提供了若干课题供选择，本设计的方向是二阶有源高通滤波器。
在对课题的深入研究过程中，主要采用了查阅资料和电脑仿真两种研究方式。
通过查阅相关书籍、PDF文档，对二阶有源高通滤波电路有了大致的概念，在进一步的阅读中逐渐熟悉了相关的概念，并对相关参数有了一定理解，知道不同参数对电路的不同影响及影响产生的原理。
懂得原理之后便是上机操作，理论与实际的区别也只有在实验中才得以直观的被观察到。
又由于模电的真实实验中存在太多不确定性，而且实际条件不允许，因而通过软件进行仿真实验是最好的选择。
这次的课程设计过程中，Multisim9软件发挥了相当大的作用。
在老师的指导下，完成了二阶有源高通滤波器电路从理论到实际仿真的过程，借助于软件本身自带的工具和功能，成功的进行了对仿真电路的调试及数据的采集，得到了较为理想的数据。
二阶有源高通滤波器的作用主要是消除高频信号中的低频噪声，提高产品的抗扰度，阻挡噪声信号对电路的影响。
本质上，滤波器就是从被噪声畸变和污染了的信号中提取原始信号所携带的信息的工具。
二阶高通滤波器
二阶高通滤波器在电子学和信号处理领域中，滤波器是一种用于选择特定频率范围内信号并抑制其他频率成分的电路或系统。
其中，高通滤波器是一类常见的滤波器，它可以通过限制频率低于截止频率的信号来实现滤波效果。
在高通滤波器中，二阶高通滤波器是一种具有较好性能和斜率的滤波器类型。
工作原理二阶高通滤波器通过将输入信号通入一个二阶滤波器电路，实现对低频信号的削弱，从而使高频信号得以通过。
该滤波器的主要特点是在截止频率附近有一个陡峭的过渡带，同时具有较高的抑制高频信号的能力。
通过适当设计电路参数，可以实现不同截止频率和通带范围内的高通滤波效果。
电路结构二阶高通滤波器的常见电路结构包括多种类型，如Sallen-Key滤波器和多级有源滤波器等。
其中，Sallen-Key滤波器是一种简单且常用的二阶滤波器，由运算放大器、电阻和电容组成。
其优点是电路简单、稳定性好、易于调节和设计。
参数设计在设计二阶高通滤波器时，关键参数包括截止频率、品质因子和增益等。
截止频率决定了高频信号通过的频率范围，品质因子反映了滤波器的频率选择性，增益则可以调节信号的幅度。
通过合理选择这些参数，可以实现对不同频率信号的有效过滤和处理。
应用领域二阶高通滤波器在各种电子系统中都有着广泛的应用，例如音频处理、通信系统、生物医学仪器和雷达系统等。
在这些领域中，高通滤波器可以用于滤除不需要的低频噪声，提取感兴趣的高频信号，改善系统性能和准确性。
总结二阶高通滤波器作为一种常见的滤波器类型，具有较好的滤波性能和设计灵活性，在电子学和信号处理领域有着重要的应用意义。
通过了解其工作原理、电路结构、参数设计和应用领域，可以更好地理解和应用二阶高通滤波器，实现对信号的有效处理和控制。
希望本文能够为读者提供一些有益的信息和启发，鼓励更深入地学习和探索滤波器领域的知识。
二阶有源高通滤波器
目录一、设计任务与要求1.1、设计任务1.2、设计及要求二、设计方案与比较2.1、设计方案2.2、设计方案比较三、电路原理与分析3.1、设计原理3.2、设计分析四、制作与调试4.1、课题制作4.2、调试4.3、调试结果4.4、实验数据表:五、参数计算及器件选择5.1、参数计算5.2、器件选择六、器件清单及所用设备七、实验总结八、参考文献一、设计任务与要求1.1、设计任务设计一个下限截止频率f L=100Hz的二阶有源高通滤波器。
1.2、设计要求初步掌握一般电子电路设计的方法，得到一些工程设计的初步训练，并为以后的专业课学习奠定良好的基础。
利用教材中有源滤波器的理论知识，并查阅必要的资料设计一个二阶有源高通滤波器。
此外，通过对电子技术的综合运用，使学到的理论知识相互融会贯通，在认识上产生一个飞跃。
二、设计方案与比较2.1、设计方案图（a）是一个二阶高通滤波器。
图中虚线部分是一个无源二阶高通滤波器电路，为了提高它的滤波性能和带负载的能力，将该无源网络接入由运放组成的放大电路，组成二阶有源RC高通滤波器。
高通滤波电路的传递函数为:2.2、设计方案比较1、压控电压源二阶高通滤波器图（b）所示，电路中既引入了负反馈，又引入了正反馈。
当信号频率趋于零食，反馈很弱；当信号频率趋于无穷大时，由于RC的电抗很大，因而Up（s）趋于零。
所以，只要正反馈引入的当，就既可能在f=f0时使电压放大倍数数值增大，又不会因负反馈过强而产生自激振荡。
同相输入端电位控制由集成运放和R1、R2组成的电压源，故称为压控电压滤波电路。
同时该电路具有减少、增益稳定、频率范围宽等优点。
电路中C、R构成反馈网络。
电路如图（b）所示，其传输函数为：图（b）压控电压源二阶高通滤波器图（c）无限增益多路负反馈二阶高通滤波器2、无限增益多路负反馈二阶高通滤波器电路图如图（c）所示，该电路的传输函数为：根据指导老师所提供的元件及滤波效果的不同可选用压控电压源二阶高通滤波器。
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上海大学2013 ～2014 学年冬季学期研究生课程
课程名称：现代电路课程编号：07Z097004
论文题目: 二阶有源高通滤波电路
研究生姓名: 李兵学号: 12720970 论文评语:
成绩: 任课教师:
评阅日期:
摘要：二阶高通滤波器是容许高频信号通过，减弱频率低于截止频率信号通过的滤波器。
高通滤波器具有综合功能，他可以滤掉若干次高次谐波，并且减少滤波回路数。
对于不同的滤波器而言，每个频率的信号的减弱程度不一样，比如在音频信号也使用低音消除器或者噪声滤波器。
关键字：高通滤波器，截止频率，高频响应，Multisim 。
1、电路设计
1.1 图1给出了二阶有源巴特沃兹高通滤波器的结构。
图1 二阶有源巴特沃兹高通滤波器
正反馈型有源滤波器也叫做sallen-key 电路，是以这种电路的发明者命民的也有从工作形态上命民围vcvs （电压控制型电压源）的，他的滤波器相当于一个电压源。
它是2阶的高通滤波器。
这个电路是一个op 放大器，采用的是同相输入接法，因此输入阻抗很高，输出阻抗很低，由于连接缓冲器，他的增益是1，所以不需要决定曾益量的电阻，能过以较少的元器件数目实现2阶滤波器，使用的非常多，比较麻烦的Ra 和Rb 值不一样，所以计算麻烦一点。
1.2 传递函数
1.3 1a 和1b 分别为巴特沃兹系数
1.4 当给定电容值和截止频率时，可以得到电阻值
本文设计的是二阶高通滤波器，所以选取414.11=a ，11=b 1.5 当nF C KHz f c 100,10==时，可以求出电阻1R 和2R
R1= 225.08Ω ，R2= 112.54Ω
2、Multisim 仿真
图2.1 二阶巴特沃兹高通滤波器仿真电路图
图2.2 仿真波特图
3、结论
信号源接入后，调整函数信号发生器的频率使他为10k赫兹，可见高频响应比较好。
用这个滤波器可以对特定的频率点或者该点以外的频率进行有效的滤除，得到一个特定频率或者消除一个特定频率，让有用的信号尽可能无衰减的通过让无用信号尽可能大的衰减。