二阶有源带通滤波器
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。
一阶带通滤波和二阶带通滤波
一阶带通滤波和二阶带通滤波
摘要：
一、带通滤波器的基本概念
二、一阶带通滤波器
1.定义
2.特性
3.应用
三、二阶带通滤波器
1.定义
2.特性
3.应用
四、一阶和二阶带通滤波器的比较
正文：
一、带通滤波器的基本概念
带通滤波器是一种特殊的滤波器，其作用是允许某一频率范围内的信号通过，而阻止其他频率范围内的信号。
带通滤波器在信号处理领域有着广泛的应用，例如在音频处理、通信系统、图像处理等方面都有重要的应用价值。
二、一阶带通滤波器
1.定义
一阶带通滤波器是最简单的带通滤波器，它只有一个电阻和一个电容或者电感串联，形成一个简单的RC 或LC 电路。
2.特性
一阶带通滤波器的特性主要表现在其频率响应上。
当信号频率低于截止频率时，滤波器呈现高通特性，信号可以顺利通过；当信号频率高于截止频率时，滤波器呈现低通特性，信号会被阻止。
3.应用
一阶带通滤波器常用于信号的初步过滤，例如在音频处理中，可以用一阶带通滤波器去除低频噪声。
三、二阶带通滤波器
1.定义
二阶带通滤波器是由两个一阶带通滤波器串联或并联组成的，其结构相对复杂，但性能更优越。
2.特性
二阶带通滤波器的特性主要体现在其频率响应上，相比一阶带通滤波器，二阶带通滤波器的频率响应更加平滑，通带和阻带的界限更加明显。
3.应用
二阶带通滤波器由于其良好的频率响应特性，被广泛应用于各种信号处理系统中，如音频处理、通信系统等。
四、一阶和二阶带通滤波器的比较
一阶带通滤波器结构简单，但频率响应不够平滑，通带和阻带的界限不太明显，适用于一些简单的信号处理场合。
二阶带通滤波器工作原理
二阶带通滤波器工作原理
一、概述
二阶带通滤波器是一种广泛应用于通信、信号处理等领域的重要滤波器。
它能够选择性地传递一定频率范围内的信号，从而实现对信号的处理和传输。
二、基本原理
二阶带通滤波器主要由两个差分放大器、电阻和电容组成。
通过控制差分放大器的参数和连接方式，可以实现对不同频率信号的过滤。
当信号输入滤波器时，首先会经过第一级差分放大器，该放大器具有较高的增益和频率响应。
这样，低频信号和高频信号都会得到放大，但只有满足滤波器设定频率范围的信号会被进一步传递到下一级。
在经过第二级差分放大器后，只有满足设定频率范围的信号会被放大并输出，而其他频率的信号则会受到抑制。
这样，二阶带通滤波器就能够实现对特定频率信号的选择性传递。
三、带通特性
二阶带通滤波器的带通特性是指它能够允许一定频率范围内的信号通过，而抑制其他频率的信号。
这个范围通常可以根据实际应用需
求进行调整，例如，在通信系统中，带通范围通常会根据通信频段进行调整。
四、应用场景
二阶带通滤波器广泛应用于各种需要信号处理和传输的领域，如通信、音频处理、控制系统等。
它能够有效地提高信号的质量，避免干扰信号的影响，从而保证系统的稳定性和可靠性。
五、总结
二阶带通滤波器是一种重要的滤波器类型，通过控制差分放大器的参数和连接方式，可以实现特定频率范围内的信号选择传递。
它具有带通特性，能够适应不同应用场景的需求，是通信、音频处理、控制系统等领域的关键元件。
二阶带通滤波器工作原理
二阶带通滤波器工作原理二阶带通滤波器是一种常见的电子滤波器，通过限制特定频率范围内的信号传递，对输入信号进行滤波处理。
它在电子通信、音频处理、图像处理等领域中被广泛应用。
本文将详细介绍二阶带通滤波器的工作原理，包括其结构、频率响应特性、传递函数等方面的内容。
一、二阶带通滤波器的结构二阶带通滤波器通常由电阻、电容、电感等元件构成，它可以使用不同的电路结构来实现。
其中比较常见的是基于运算放大器的二阶带通滤波器。
该结构的基本框图如下所示：(插入二阶带通滤波器的基本框图)从图中可以看出，二阶带通滤波器由两个滤波段组成，每个滤波段都包括一个运算放大器和一组电阻、电容元件。
输入信号经过第一个滤波段进行低频滤波，然后经过第二个滤波段进行高频滤波，最终得到带通滤波效果。
这种结构的二阶带通滤波器在实际应用中具有较好的性能和稳定性。
二、频率响应特性二阶带通滤波器的频率响应特性是描述其滤波效果的重要指标。
在频率响应曲线上，可以清晰地看出滤波器对不同频率的信号的响应情况。
一般而言，二阶带通滤波器的频率响应曲线呈现出一个中心频率（通带中心频率）和一定的带宽。
中心频率是滤波器允许通过的信号的集中频率，而带宽则是中心频率附近信号的传递范围。
二阶带通滤波器的频率响应曲线还包括通带增益、截止频率等重要参数。
通带增益是指在滤波器通过信号时的增益情况，而截止频率则是指在该频率以下或以上的信号被滤波器阻止的情况。
这些参数直接影响着滤波器的性能和实际应用效果。
三、传递函数二阶带通滤波器的传递函数是描述其输入输出之间关系的数学表达式，通常用H(s)表示，其中s是复变量。
传递函数可以准确地描述滤波器的频率响应特性和滤波效果。
常见的二阶带通滤波器传递函数形式为：H(s) = K * (s^2 + ω_0/Q * s + ω_0^2) / (s^2 + ω_0/Q * s + ω_0^2)K是传递函数的增益参数，ω_0是通带中心频率，Q是品质因数。
二阶带通滤波的标准形式
二阶带通滤波的标准形式滤波器在信号处理中起着至关重要的作用，其中二阶带通滤波器是一种常用的滤波器类型。
本文将介绍二阶带通滤波的标准形式，并详细解释其原理和应用。
一、二阶带通滤波器简介带通滤波器是一种能够通过某一特定频率范围内的信号而抑制其他频率信号的滤波器。
它通常由一定数量的滤波单元相互连接而成。
而二阶表示带通滤波器的阶数为2，这意味着它具有较好的滤波效果和更为复杂的性能。
二、二阶带通滤波器的标准形式二阶带通滤波器的标准形式可以表示为以下形式的传递函数：H(s) = (s^2 + ω0/Qs + ω0^2) / (s^2 + ω0/(Qζ)s + ω0^2)其中，s是复变量，ω0是滤波器的中心频率，Q是品质因数，ζ是阻尼系数。
传递函数中的s^2表示频域的二次项，s表示频域的一次项，ω0^2是静态增益。
通过调节ω0和Q的值，可以有效控制滤波器的带宽和增益，从而实现带通滤波的功能。
三、二阶带通滤波器的原理和应用二阶带通滤波器的原理是基于对信号的频率特征进行选择性的放大或衰减。
具体实现时，可以使用电容和电感元件构成一个RC或RL电路，并通过改变电路元件的参数来控制滤波器的性能。
二阶带通滤波器广泛应用于音频信号处理、通信系统和控制系统等领域。
例如，在音频喇叭中，为了提供清晰的声音并抑制杂音，常常采用二阶带通滤波器来滤除低频和高频噪声，只保留中心频率范围内的声音信号。
在通信系统中，二阶带通滤波器用于选择特定频率范围内的信号，例如调制解调器中的载波信号抑制技术。
对于控制系统而言，二阶带通滤波器可用于抑制不稳定系统中的高频振荡，从而保持系统的稳定性。
四、结论通过对二阶带通滤波器的标准形式进行了介绍，我们了解到该滤波器在信号处理中具有重要作用。
它能够选择性地放大或衰减特定频率范围内的信号，并广泛应用于音频处理、通信系统和控制系统等领域。
深入理解二阶带通滤波器的原理和应用有助于我们更好地应用于实际工程中，实现信号的精确处理和控制。
模电课程设计二阶有源带通滤波器
课程设计任务书学生姓名：XXX 专业班级：电信XX指导教师：曾刚工作单位：信息工程学院题目：有源带通滤波器初始条件：具备模拟电子电路的理论知识；具备模拟电路基本电路的设计能力；具备模拟电路的基本调试手段；自选相关电子器件；可以使用实验室仪器调试。
要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、设计一个有源带通滤波器。
2、通带范围为50HZ-20KHZ，带内电压变化小于。
3、自制直流电源。
4、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书时间安排：十八周一周，其中3天硬件设计，2天硬件调试指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (I)1 有源带通滤波器理论设计 (1)简介 (1)工作原理 (1)二阶有源滤波器设计方案 (2)1.3.1原理图 (2)1.3.2低通滤波电路 (2)1.3.3高通滤波电路 (3)1.3.4原件参数选取 (4)2 二阶有源滤波器实际仿真与测试 (5)3 误差分析 (7)元器件误差 (7)运放的性能 (7)仪器误差 (7)直流稳压电源供电误差 (7)4 直流稳压电源设计 (8)5 心得体会 (9)参考文献 (10)致谢 (11)摘要在《模拟电子技术基础》的学习基础上，针对课设要求，设计有源带通滤波器，计算出符合条件要求的原件参数，通过Multisim仿真和焊接完电路后的实际测量数据，验证参数的取值。
关键词：有源带通滤波器参数Multisim仿真1 有源带通滤波器理论设计简介带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带阻滤波器的概念相对。
一个模拟带通滤波器的例子是电阻-电感-电容电路(RLC circuit)。
这些滤波器也可以用低通滤波器同高通滤波器组合来产生.工作原理一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带，例如在通带内没有增益或者衰减，并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。
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。
二阶带通滤波器
二阶带通滤波器引言滤波器是信号处理中常用的工具，它可以通过改变信号的频谱来实现信号的处理和分析。
在滤波器的分类中，二阶带通滤波器是一种常见且有实际应用的滤波器。
本文将介绍二阶带通滤波器的基本概念、设计方法以及其在信号处理中的应用。
一、二阶带通滤波器的基本概念1.1 二阶滤波器的定义二阶滤波器指的是滤波器的阶数为2的滤波器。
阶数表示滤波器对信号的响应能力，阶数越高，滤波器对信号的处理能力越强。
1.2 带通滤波器的定义带通滤波器是指在一定频率范围内放行信号，而将其他频率范围内的信号抑制掉的滤波器。
带通滤波器通常由一个低通滤波器和一个高通滤波器级联而成。
1.3 二阶带通滤波器的特性二阶带通滤波器具有以下特性：•适用于音频和语音处理等应用；•可以选择滤波器的中心频率、带宽和衰减等参数；•可以实现有源或无源滤波器，适应不同的系统需求；•具有较好的相位响应和幅频特性。
二、二阶带通滤波器的设计二阶带通滤波器的设计过程包括确定滤波器的频率响应和参数。
2.1 选择滤波器类型常见的二阶带通滤波器类型有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等。
不同的滤波器类型具有不同的特性，选择适合应用场景的滤波器类型是设计过程的第一步。
2.2 确定中心频率和带宽根据需要滤波的信号频率范围，确定带通滤波器的中心频率和带宽。
中心频率是指带通滤波器放行信号的中心频率，带宽是指带通滤波器放行信号的频率范围。
2.3 设计滤波器响应根据选择的滤波器类型和中心频率、带宽的要求，设计带通滤波器的频率响应。
常用的设计方法有频域法和时域法等。
2.4 参数调整和优化根据设计的频率响应，对滤波器的参数进行调整和优化，以满足实际应用的需求。
三、二阶带通滤波器的应用二阶带通滤波器在信号处理中具有广泛的应用。
以下是二阶带通滤波器的一些典型应用：3.1 音频处理在音频处理中，二阶带通滤波器可应用于语音增强、音频均衡和音效处理等环节。
通过控制滤波器的中心频率和带宽等参数，可以选择性地增强或抑制特定频率的音频信号。
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4元件参数的计算
二阶带通滤波器
（1）参数表达
（1）
（2）
（3）
(2)参数计算
因为通带增益Av=2，截止频率fh=1000HzUi=100Mv；
所以通过查表得 取C=0.1UF时计算出对应的参数K=10.从表1中去Q=10，得Av=2时，取C=C1=0.01UF，R1=15.92K R2=15.92K，R3=31.83K,R4=20，R5=11.72K.。
3电路设计
1）滤波器的传输函数与性能参数
由RC元件与与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号，因为运算放大器带宽限制，这类滤波器仅适用于低频范围。具有理想特性的滤波器是很难实现的，只能用实际特性去逼近理想，常用的逼近方法是巴特沃斯最大啊平坦响应和切比雪夫等波动响应。在不许带内由波动时，用巴特沃斯最大响应较好，如果给定带内所允许的波纹差，用切比雪夫响应较好。
（100-1000）Hz
（1-10）kHz
（10-102）kHz
（102-103）
c
（20-10）F
(10-0.1)uF
(0.1-0.01)uF
( - )pF
( - )pF
( -10)PF
注意：(1)K不能太大，否则会使电阻的阻值较大，从而使引入增加。
(2)从设计表中查出Av对应的电容值及K=1时的电阻值，再将这些阻值乘以参数K的电阻的设计值。
模拟电子技术课程设计报告书
课题名称
有源带通滤波器
姓名
*********
学号
*********
院、系、部
通信与电子工程学院
专业
电子科学与技术
指导教师
蒋冬初
2013年12月26日
一、设计任务及要求：
设计任务：
设计一个二阶有源带通滤波器
要求：
1.带通滤波器的通带增益为 ，中心频率为 ，品质因素 。
2设计电路具有元器件少，增益稳定，幅频响应好等特点
5工作原理
滤波电路是一种能使杨浦用频率通过，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，电阻电容构成有源滤波器，有源滤波器不用电感，体积小，重量轻，有一定的放大能力与带负载能力。由于受到集成运输放大器的限制，有源滤波器主要应用于低频场合，带通滤波电路是指某一段的信号能通过，该段之外的信号不能通过。
幅频特性曲线如下
图一
2）原理图
图二
结合原理分析
①已知条件
已知滤波器的响应，滤波器的电路形式，滤波器的类型，滤波器的性能参数
类型
传输函数
带通
A(S)=
②设计步骤
根据截止频率，从表1中选取一个电容C的标称值使其满足K=100/
表1滤波器工作频率与滤波电容取值的对应关系
F
(1-10)Hz
(10-100)Hz
(3)实验调整并修改电容，电阻值，测量滤波器的性能参数，绘制幅频特性。
表2 电路的设计表 二阶带通滤波器设计表
性能参数
设计表
电路元件值（Q=0.707）
Av=2 R1=15.92K R2=15.92K R3=31.83K
R4=-20K R5=11.72K
注意事项
（1）电阻的标称值竟可能近似于设计值，尽可能采用金属膜电阻及容差小于10%的电容。
指导教师签名：
2013年12月日
二、指导教师评语：
指导教师签名：
2013年12月日
三、成绩
验收盖章
2013年12月日
RC有源带通滤波器的设计
1设计目的
（1）了解二阶有源带通滤波器的性能特点。
（2）掌握滤波器有关参数的测量和计算方法。
（3）掌握二阶压控电压源有源滤波器的设计与测试方法。
2设计思路及分析
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，通常主要由电阻与电容组成。
2）放大器的作用
在电路中运用了通向输入运放，其闭环增益RVF=1+R5/R4，同相放大器具有输入阻抗高，输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大级。
3）反馈网络的作用
将输出信号的一部分或者全部通过牧电路印相输入端，称为反馈，其中的电路称为反馈哦网络，反馈网络分为正负反馈。
6理论计算
1）二阶带通滤波电路
表3测量分析二阶带宽电路幅频特性
R1
R2
R3
R4
R5
U
Aumf/dB
测量值
Fh/Hz
测量值
Fh/Db
理论值
15.82k
15.92k
31.83k
20k
11.72k
0.01u
-2.3
1.932
1.932
2)理论值计算与分析
①
S=
②
③ +