一阶二阶无源所有滤波器正确设计
低通滤波器实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除低通滤波器实验报告篇一：绝对经典的低通滤波器设计报告经典无源低通滤波器的设计团队：梦知队团结奋进，求知创新，追求卓越，放飞梦想队员：日期：20XX.12.10目录第一章一阶无源Rc低通滤波电路的构建 (3)1.1理论分析 (3)1.2电路组成 (4)1.3一阶无源Rc低通滤波电路性能测试 (5)1.3.1正弦信号源仿真与实测 (5)1.3.2三角信号源仿真与实测 (10)1.3.3方波信号源仿真与实测 (15)第二章二阶无源Lc低通滤波电路的构建 (21)2.1理论分析 (21)2.2电路组成 (22)2.3二阶无源Lc带通滤波电路性能测试 (23)2.3.1正弦信号源仿真与实测 (23)2.3.2三角信号源仿真与实测 (28)2.3.3方波信号源仿真与实测 (33)第三章结论与误差分析 (39)3.1结论 (39)3.2误差分析 (40)第一章一阶无源Rc低通滤波电路的构建1.1理论分析滤波器是频率选择电路，只允许输入信号中的某些频率成分通过，而阻止其他频率成分到达输出端。
也就是所有的频率成分中，只是选中的部分经过滤波器到达输出端。
低通滤波器是允许输入信号中较低频率的分量通过而阻止较高频率的分量。
图1Rc低通滤波器基本原理图当输入是直流时，输出电压等于输入电压，因为xc无限大。
当输入频率增加时，xc减小，也导致Vout逐渐减小，直到xc=R。
此时的频率为滤波器的特征频率fc。
解出，得：在任何频率下，应用分压公式可得输出电压大小为：因为在＝为：时，xc=R，特征频率下的输出电压用分压公式可以表述这些计算说明当xc=R时，输出为输入的70.7%。
按照定义，此时的频率称为特征频率。
1.2电路组成图2-一阶Rc电路multisim仿真电路原理图图3-一阶Rc实物电路原理图电路参数：c=1.0μFR1=50ΩR2=50ΩR3=20ΩR4=20ΩR5=20Ω1.3一阶无源Rc滤波器电路性能测试1.3.1正弦信号仿真与实测对于一阶无源Rc滤波器电路，我们用100hz、1000hz、10000hz三种不同正弦频率信号检测，其仿真与实测电路图如下：篇二：低通滤波器的设计沈阳航空航天大学课程设计（说明书）班级/学号学生姓名指导教师沈阳航空航天大学课程名称电子技术综合课程设计院（系）专业班级学号姓名课程设计题目低通滤波器的设计课程设计时间:年月日至年月1日课程设计的内容及要求：一、设计说明设计一个低通滤波器。
低通滤波器设计
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2、二阶低通滤波器
滤波器阶数不同对性能有着影响， 滤波器阶数不同对性能有着影响，下图为二阶 有限增益的低通滤波器的原理图 的低通滤波器的原理图。 有限增益的低通滤波器的原理图。 一般的，电路中通常取： 一般的，电路中通常取：
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将一阶滤波器和二阶滤波器级联后可得到奇阶 的伯特瓦兹低通滤波器， 的伯特瓦兹低通滤波器，将二阶滤波器级联后可得 到偶阶的伯特瓦兹低通滤波器。 到偶阶的伯特瓦兹低通滤波器。 设计截止频率为1KHz的 例：设计截止频率为1KHz的4阶伯特瓦兹低通滤 波器
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参数的选取
传递函数为： 传递函数为： V0 ( S ) Ho H (S ) = = Vi ( S ) 1 + (3 − H o ) RCS + ( RCS ) 2 增益为： 增益为：
R3 + R4 Ho = R3
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1 滤波器的低通截止频率为： 滤波器的低通截止频率为： ω 0 = RC
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说明
一、低通有源滤波器的设计
1、一阶低通滤波器 功能：低于截止频率的低频信号通过， 功能：低于截止频率的低频信号通过，衰减高 频信号分量， 频信号分量，通带为 0 ≤ ω ≤ ω c ， c 为截止频率。 ω 为截止频率。 RC网络构成的一阶低通滤波器的I/O关系如下 网络构成的一阶低通滤波器的I/O关系如下： RC网络构成的一阶低通滤波器的I/O关系如下：
' 1
' R2 = 1.52 KΩ
二阶无源滤波器
二阶无源滤波器一、实验目的1． 了解RC 无源滤波器的种类、基本结构及其特性。
2． 学会列写无源滤波器网络函数的方法。
3． 学会测量无源滤波器幅频特性的方法。
二、实验内容1． 列写无源低通、高通、带通和带阻滤波器的网络函数。
2． 用示波器观察二阶无源滤波器的幅频特性曲线。
三、实验仪器1． 信号与系统实验箱 一台 2． 信号系统实验平台3． 二阶无源滤波器模块（DYT3000-61） 一块 4． 20MHz 双踪示波器 一台 5． 连接线若干四、实验原理滤波器是一种能使有用频率信号通过而同时抑制（或大为衰减）无用频率信号的电子装置。
工程上常用它作信号处理、数据传送和抑制干扰等。
这里主要讨论模拟滤波器。
1. 基本概念及初步定义滤波器的一般结构如图17-1所示。
图中的V i （t ）表示输入信号，V o （t ）为输出信号。
假设滤波器是一个线性时不变网络，则在复频域内其传递函数（系统函数）为()()()o i V s A s V s图17-1 滤波电路的一般结构式中A （s ）是滤波电路的电压传递函数，一般为复数。
对于频率来说（s ＝j ω）则有()()()j A j A j e φωωω= （式17-1）这里()A j ω为传递函数的模，()ϕω为其相位角。
此外，在滤波电路中关心的另一个量是时延τ（ω），它定义为()()()d s d ϕωτωω=-通常用幅频响应来表征一个滤波电路的特性，欲使信号通过滤波器的失真很小，则相位和时延响应亦需考虑。
当相位响应φ（ω）作线性变化，即时延响应τ（ω）为常数时，输出信号才可能避免失真。
2. 滤波电路的分类对于幅频响应，通常把能够通过的信号频率范围定义为通带，而把受阻或衰减的信号频率范围称为阻带，通带和阻带的界限频率叫做截止频率。
理想滤波电路在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应，而在阻带内应具有无限大的幅度衰减（()0A j ω=）。
通常通带和阻带的相互位置不同，滤波电路通常可分为以下几类：① 低通滤波器低通滤波电路的幅频响应如图17-2（a ）所示，图中A 0表示低频增益∣A ∣增益的幅值。
无源电力滤波器的设计与调试_secret
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1、滤波器参数选择原则 原则：最小投资；母线 THDU 和进入系统的谐波电流最小；满足无功补偿的要求；保证 安全、可靠运行。
参数设计、选择前必须掌握的资料： 1）系统主接线和系统设备（变压器、电缆等）资料； 2）系统和负荷的性质、大小、阻抗特性等； 3）谐波源特性（谐波次数、含量、波动性能等）； 4）无功补偿要求；要达到的滤波指标； 5）滤波器主设备参数误差、过载能力、温度等要求 以上资料是滤波器参数选择、设计必要条件。 本案例 1 段母线滤波器接线（图纸拷贝）……。
4）参数设计涉及技术指标、安全指标和经济指标，往往需经多个方案比较后才能确定。 4、滤波器方案与参数的分析计算
1）确定滤波器方案 确定用几组单调谐滤波器，选高通滤波器截止频率，以及用什么方式满足无功补偿的要 求。 例如：三相全波整流型谐波源，可设 5、7、11 次单调谐滤波器，高通滤波器截止频率 选 12 次。无功补偿要求从容量需求平衡角度，通过计算综合确定。 2）滤波器基本参数的分析 电容器基本参数：额定电压 UCN、额定容量 QCN、基波容抗 XC，而 XC=3 U2CN/ QCN （这里 QCN 是三相值）。 为保证电容器安全运行，电压应限制在一定范围内。
1 段母线补偿电容器和滤波器同时运行仿真示例：
仅滤波器投入运行的仿真示例。……。
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四、设备定货、施工和现场调试
1、拟合标准指标与产品定货 按设计参数选配、拟合标准规格电容器，考虑电抗器调节范围，提出温升、耐压、损耗 等指标。 电容器要求+误差，电抗器±5%可调，电容器质量…。 注意滤波电容器，干式、油侵电容器等问题……。 2、工程施工需要注意的问题 LC 滤波器属工程，结合用户现场条件、情况，设计单位应提供完善的工程资料，安装、 施工要求；由于滤波器现场安装，要求工程单位按设计施工、保证质量；做详细安装检查， 保证连接正确，防止相序、设备接线错误 案例施工中的问题：连接、保护…… 3、现场调试主要要求和方法 1）要求：保证系统可靠运行，避免系统与滤波器谐振造成的谐波放大；投切过电压限 制在有效范围内；保证滤波本身安全运行，不会导致电容、电感、电阻等不发生稳态过负荷， 以及投、切时的过电压、过电流不损坏本体设备。 其中，多数与设计有关……。 2）步骤：测量各种工况谐波；计算系统和滤波器频率特性，研究是否可能出现谐波放 大，决定滤波器是正调偏还是负调偏；计算调整后的过电压、过电流；分析、考虑配置的保 护，避雷器对投切、断路器重燃过电压有重要作用；编写滤波器投入方案，测量考核滤波效 果。
一阶无源高通滤波器设计课程设计
摘要 (3)一、课程设计目的： (4)二、课程设计仪器 (4)三、设计滤波器的整体思路 (4)1、设计思路 (4)2、设计指标：截止频率为10500Hz的高通滤波器。
(4)3、滤波器的有关参数 (4)四、一阶高通滤波电路设计 (5)1．定义：让某一频率以上的信号分量通过，而对该频率以下的信号分量大大抑制的电容、电感与电阻等器件的组合装置。
(5)2.一阶高通滤波器电路图如下： (5)五、电路板制作（规格：7cm*5cm) (7)六、频谱函数测试 (8)七、误差分析 (13)八、实验总结： (14)八、心得体会 (14)摘要滤波电路是一种能使有用频率信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置。
工程上常用它来作信号处理、数据传输和抑制干扰等。
我们现在主要讨论模拟滤波器。
以往这种滤波电路主要采用无源R、L和C组成，20世纪60年代以来，集成运放获得了迅速发展，由它和R、C组成的有源滤波电路，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。
此外，由于集成运放的开环电压和输入阻抗均很高，输出阻抗又低，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。
但是，集成运放的带宽有限，所以目前有缘滤波电路的工作频率难以做的很高，以及难于对功率信号进行滤波，这是它的不足之处。
在实际电子系统中，输入信号往往是含有多种频率成分的复杂信号，可能还会混入各种噪声、干扰及其它无用频率的信号，因此需要设法将有用频率信号挑选出来、将无用信号频率抑制掉。
完成此任务需要具有选频功能的电路。
关键词：滤波运放信号选频一、课程设计目的：（1）熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法 ；（2）进一步提高自己的动手实践能力；（3）掌握专业课程设计报告；（4）设计一个截止频率为10500Hz 的高通滤波器 。
二、课程设计仪器三、设计滤波器的整体思路1、设计思路（1）首先根据滤波器的基本原理，设计出其基本组成框图。
（2）根据有源高通滤波器的原理图，按照层次化、模块化、 参数化的设计思路，完成设计电路。
低通无源滤波器设计-详细(精品范文).doc
【最新整理，下载后即可编辑】低通无源滤波器仿真与分析一、滤波器定义所谓滤波器（filter），是一种用来消除干扰杂讯的器件，对输入或输出的信号中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。
一般可实为一个可实现的线性时不变系统。
二、滤波器的分类常用的滤波器按以下类型进行分类。
1)按所处理的信号：按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。
2)按所通过信号的频段按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。
低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。
高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。
带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。
带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。
3)按所采用的元器件按所采用的元器件分为无源和有源滤波器两种。
无源滤波器：仅由无源元件(R、L 和C)组成的滤波器，它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的。
这类滤波器的优点是：电路比较简单，不需要直流电源供电，可靠性高；缺点是：通带内的信号有能量损耗，负载效应比较明显，使用电感元件时容易引起电磁感应，当电感L较大时滤波器的体积和重量都比较大，在低频域不适用。
有源滤波器：由无源元件(一般用R 和C)和有源器件(如集成运算放大器）组成。
这类滤波器的优点是：通带内的信号不仅没有能量损耗，而且还可以放大，负载效应不明显，多级相联时相互影响很小，利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器，并且滤波器的体积小、重量轻、不需要磁屏蔽(由于不使用电感元件）；缺点是：通带范围受有源器件(如集成运算放大器）的带宽限制，需要直流电源供电，可靠性不如无源滤波器高，在高压、高频、大功率的场合不适用。
4) 按照阶数来分通过传递函数的阶数来确定滤波器的分类。
三、网络的频率响应在时域中，设输入为)(t x ，输出为)(t y ，滤波器的脉冲响应函数为)(t h 。
第三章 滤波器
3.1 滤波器的分类：
一. 按是否使用有源器件分：无源滤波器、有源滤波器
有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。 是指用晶体管或运放构成的包含放大和反馈的滤波 器。 特点： 需要工作电压。
无源滤波器指用电容、电感、电阻组成的滤波器。
特点： 需要工作电压。
(一). 无源滤波器
1. 一阶RC低通滤波器(无源)
n阶巴特沃思低通滤波器的传递函数可写为：
A0 A0 A(S ) n B(S ) S an1 S n1 a1 S a0
jw S 为归一化复频率 S wc
；B ( S ) 为巴特沃思多项式；
an1 , a1 , a0 为多项式系数
高通有源滤波器
1.一阶有源高通滤波器
Rf R1
u (
R 1 R j C
)ui (
1 1 1 j RC
)ui
u－ u+
ui
C
∞ － A + +
uo
uo (1
Rf R1
)u AO u
R
AO uO Rf 1 ) 传递函数： A (1 )( ) ( L R1 1 j L ui 1 j
二.按通带和阻器（HPF） 带通滤波器（BPF） 带阻滤波器（BEF）
各种滤波器理想的幅频特性：
（1）低通 |A| A0 0 通带 阻带 ωC ω （2）高通 |A| A0 0 通带 阻带 ωC ω
（3）带通 |A| A0 阻 阻 通 ωC2 0 ωC1 ω
① 根据“虚短”：
i2
i1 + us _
R1 1
_ +
+
无源低通滤波器的设计与仿真解析
无源低通滤波器的设计与仿真摘要：无源低通滤波器应用范围十分广泛。
本文分别就无源低通滤波器中RC 滤波器和LC 滤波器的电路结构和传递函数进行分析后，设计出截止角频率为10Krad/s 的无源低通滤波器，并利用Matlab 下的simulink 环境进行仿真，比较滤波器的滤波效果。
关键词：RC 滤波器；LC 滤波器；Matlab0. 引言滤波器是一种用来消除干扰的器件，有能力进行信号处理的装置可以称为滤波器。
无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高等优点，如何合理地设计和优化其参数，对保证电网谐波治理和无功补偿的效果，提高系统的整体性能起着十分重要的作用。
滤波器按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻四种。
低通滤波器允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声；高通滤波器允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量；带通滤波器它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声；带阻滤波器抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。
1.无源低通滤波器类型及其特性分析1.1RC 滤波器无源RC 低通滤波器的组成元件为电阻R 与电容C 。
1.1.1 一阶RC 低通滤波器一阶RC 低通滤波器的电路如图1-1所示。
图1-1 一阶RC 低通滤波器由拉普拉斯变换法分析线性电路知该系统传递函数()G S 为：11()1SC G S RCS R SC==++(1-1) 取S j ω=，得：1()1G jw jRC ω=+ 令T=RC,则：幅频特性()A ω=,相频特性()arctan()T ϕωω=-故，当ω很小时，A(ω)→1，信号几乎不衰减；当ω很大时，A(ω)→0，信号几乎完全被衰减，不能通过。
当增益的分贝数下降3dB时，即()A ω==，得到截止频率c ω，此时c T ω=1，1/c RC ω=.令c ω=10Krad/s,R 取100Ω，C 取1F μ，则1()0.00011G S S =+.利用matlab 仿真软件，得到波特图如图1-2所示。
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无源滤波器
幅频特性：| H ( j) |
1
；
1 (RC)2
相频特性：() arctan(RC) ；
fC
c 2
1 2
1 2RC
， fC 为截止频率。
1.1 二阶 RC 低通滤波器
采用 1 阶无源 RC 滤波器觉得不够满意地方可以采用 RC 滤波器简单地多级连接
的方法。但需要较低的信号源阻抗和较高的负载阻抗。
传输函数 :
H ( j)
U o U i
1 1
1
0
2
2C3 C
0
2
j
0
1
C3 2C
0
2
j
0
3
C3 C
C3 2C
0
2
其中,
0
1 RC
(3 16)
可以求得
H ( jw)
Vo Vi
1 1 2R2C 2
j3RC
|
H ( j) | ()
| H ( j) |
1
(1 2R2C2 )2 92R2C2
截止角频率 c
1 2.6724RC
0.3742
，截止频率 fC
c 2
2 一阶 RC 高通滤波电路
H
(
j )
U 2 U1
R R 1
jRC 1 jRC
传输函数 :
H
(
j
)
U o U i
3
1
j
0
0
(3 9)
其中,
0
1 RC
上限频率 :
fH
3.3027 2RC
下限频率 :
fL
0.3027 2RC
0 相频特性 : () arctan 0
3
(3 10) (3 11) (3 12)
4 二阶 RC 带阻滤波电路
在图（A）无源带阻滤波器中，R1=R2=R，C1=C2=C 时，分析可得
jC
ω
C
1 RC
τ1
fC
c 2
1 2
1 2RC
， fC 为截止频率。
2.1 二阶 RC 高通滤波电路
传输函数 :
H ( j)
U o U i
1 0
1 2
j 30
其中,
0
1 RC
截止频率 :
fc
2.6724 2RC
3 二阶 RC 带通滤波电路
(3 5) (3 6)
在图（A）无源带通滤波器中，R1=R2=R，C1=C2=C 时，分析可得