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RC有源低通,高通,带阻滤波器的设计
电子技术课程设计报告（二阶RC有源滤波器的设计）目录第一章设计任务与要求 (3)1.1 设计任务 (3)1.2 设计要求 (3)第二章设计方案 (3)2.1 总方案设计 (3)2.1.1 方案框图 (3)2.1.2 子框图的作用 (3)2.1.3 方案选择 (4)第三章设计原理与电路 (6)3.1 单元电路的设计 (6)3.1.1 原理图设计 (6)3.1.2 滤波器的传输函数与性能参数 (8)3.2 元件参数的计算 (10)3.2.1 二阶低通滤波器 (10)3.2.2 二阶高通滤波器 (10)3.2.3 二阶带通滤波器 (10)3.2.4 二阶带阻滤波器 (11)3.2 元器件选择 (11)3.3 工作原理 (12)第四章电路的组装与调试 (12)4.1 MultiSim电路图 (13)4.2 MultiSim仿真分析 (15)第五章设计总结 (19)附录 (20)附录Ⅰ元件清单 (20)附录Ⅱ Protel原理图 (20)附录Ⅲ PCB图（正面） (21)附录Ⅳ PCB图（反面） (22)参考文献 (23)第一章 设计任务与要求1.1 设计任务1、学习RC 有源滤波器的设计方法；2、由滤波器设计指标计算电路元件参数；3、设计二阶RC 有源滤波器(低通、高通、带通、带阻)；4、掌握有源滤波器的测试方法；5、测量有源滤波器的幅频特性。
1.2 设计要求1、分别设计二阶RC 低通、高通、带通、带阻滤波器电路，计算电路元件参数，拟定测试方案和步骤；2、在multisim 里仿真电路，测量并调整静态工作点；3、测量技术指标参数；4、测量有源滤波器的幅频特性；5、写出设计报告。
第二章 设计方案2.1 总方案设计2.1.1方案框图图2.1.1 RC 有源滤波总框图RC 网络反馈网络放大器2.1.2子框图的作用1 RC网络的作用在电路中RC网络起着滤波的作用，滤掉不需要的信号，这样在对波形的选取上起着至关重要的作用，通常主要由电阻和电容组成。
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设计题题目 二阶有源低通滤波器
设计一个有源低通滤波器的截止频率为kHz f 10 。
方案论证
（1）：对信号进行分析与处理时, 常常会遇到有用信号叠加上无用噪声的问题, 这些噪声有的是与信号同时产生的, 有的是传输过程中混入的。
因此, 从接收的信号中消除或减弱干扰噪声, 就成为信号传输与处理中十分重要的问题。
根据有用信号与噪声的不同特性, 消除或减弱噪声,提取有用信号的过程称为滤波, 实现滤波功能的系统称为滤波器。
滤波器分为无源滤波器与有源滤波器两种
工作原理：
二阶有源滤波器是一种信号检测及传递系统中常用的基本电路, 也是高阶虑波器的基本组成单元。
常用二阶有源低通滤波器的电路型式有压控电压源型、无限增益多路反馈型和双二次型。
本次课程设计采用压控电压源型设计课题。
有源二阶滤波器基础电路如图1所示：
图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：
)()()(i o s V s V s A = 2F F )
()-(31sCR sCR A A V V ++= 当f=0或者频率很小时，各电容可视为开路
F 0V A A ==1+（A vf\-1）R1/R1 称为通带增益
F
31V A Q -=称为等效品质因数 RC
1c =
ω 称为特征角频率 则2c n
22c 0)(ωωω++=s Q s A s A
上式为二节低通滤波电路传递函数的典型表达式
注：当Q ＝0.707时的3dB 截止角频率，当30≥=VF A A 电路将自激振荡。
当jw s =代入
2220222)(c c c c c c VF w s Q
w s w A w s Q w s w A s A ++=++= （式１１）
则 2220
)(])(1[1lg 20)(lg 20Q w w w w A jw A c c +-= （式１２）
2)(1)(arctan )(c
c w w Q w w w --=ϕ （式１３）
图２－２ 二阶有源低通滤波电路的幅频响应
由图可见,当 Q = 0. 707 时,幅频特性最平坦,而当 Q > 01707 时,在通带截止频率附近幅频特性曲线将会上翘。
Q 值越大特性曲线上翘得越厉害。
可见 Q 值具有重要的意义, Q 值不同,幅频特性曲线的形状也不同。
在设计滤波器时, Q 值是一个重要的参数。
2.1.3 电阻电容的选取
根据 2
12112C C R R f w ==π （式１５） 2
1222141C C f R R π= （式１６） 21R R = , c 1=c 2
由 f=10kHz
在这里所选用的电容Ｃ＝1000pF
推出Ω=k R 9.151 Ω=k R 162
pF 10001＝＝ＣＣ２
（2）芯片介绍：
产品型号：LM324N
1.概述与特点
LM324是由四个独立的运算放大器组成的电路。
它设计在较宽的电压范围内单电源工作，但亦可在双电源条件下工作。
本电路在家用电器上和工业自动化及光、机、电一体化领域中有广泛的应用。
其特点如下：
●具有宽的单电源或双电源工作电压范围；单电源3V~30V ，双电源±1.5V~±15V ●内含相位校正回路, 外围元件少
●消耗电流小:Icc=0.6mA (典型值, RL=∞)
●输入失调电压低:±2mV (典型值)
●电压输出范围宽：0V ~ Vcc —1.5V
●共模输入电压范围宽：0V ~ Vcc —1.5V
●封装形式：DIP14
图2 LM324N实物图图3 LM324N管脚图
四总结与体会
实习了两个星期的，我们学会了很多东西，培养了动手能力也为我们以后的工作打下了良好的基础。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。
同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！
参考文献
[1]康华光，北京：高等教育出版社，2006.1
[2]邵毅全马耀庭 SHA等，二阶有源低通滤波器设计与仿真研究。
学术期刊（激光杂志）
2009年3期
[3]朱达群, 施围著，电子电气电路仿真。
中国电力出版社 2009
[4]郑君里等编著，信号与系统。
高等教育出版社 2000。