有源滤波器设计实例
有源滤波器设计范例汇总
、低通滤波器的设计低通滤波器的设计是已知w。
（-3dB截止频率）、H OLP（直流增益）、Q （在-3dB截止频率时的电压放大倍数与通带放大倍数数值之比）三个参数来设计电路，可选的电路形式为压控电压源低通滤波器和无限增益多路反馈低通滤波器。
下面分别介绍：（一）二阶压控电压源低通滤波器图1二阶压控电压源低通滤波器原理图H OLP二K =1 空RAQ (1 —K MRCJR2C2+ JR2C2/RG由上式可知，可通过先调整R1来先调整w。
，然后通过调整K来调整Q值。
对于巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔三种类型二阶LPF的Q值分别为0.707、1、0.56。
1、等值元件KRC电路设计令& = & = R和G = C2 = c，简化上述各式，则HOLP”1R AW。
_ RCQ —3- K得出的设计方程为W oR1C1 R2C21R B 由上式可知，H OLP 值依赖于Q 值大小。
为了将增益从现在的 A oid 降到另一个不同的值 A new , 应用戴维南定理，用分压器 R !A 和R IB 取代R I ，同时确保W o 不受替换的影响，需符合下式：电路连接如图2所示图2二阶压控电压源低通滤波器等值法原理图2、参考运算放大器应用技术手册（1）选取C11(3) 电容扩展系数m 二二 -(H OLP -1) 4Q 2(4) C 2 二 mG(5) & =2QRR2Qm(7)选取 R A ，则 R B (( H OLP -1) R ARC =(6) W o K Q=(K -1)R A R1BR IA B = R 1(2)1 2%0。
RC有源滤波器毕业设计(1)
前言随着计算机技术的发展，模拟电子技术已经成为一门应用范围极广，具有较强实践性的技术基础课程。
电子电路分析与设计的方法也发生了重大的变革，为了培养学生的动手能力，更好的将理论与实践结合起来，以适应电子技术飞速的发展形势，我们必须通过对本次课程设计的理解，从而进一步提高我们的实际动手能力。
滤波器在日常生活中非常重要，运用非常广泛，在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的滤波器。
随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种滤波器。
用集成电路实现的滤波器与其他滤波器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高。
滤波器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
现在我们通过对滤波器器的原理以及结构设计一个能够低通、高通、带宽、阻带等多种形式的滤波器。
我们通过对电路的分析，参数的确定选择出一种最合适本课题的方案。
在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。
按照设计的方案选择具体的元件，焊接出具体的实物，并在实验室对事物进行调试，观察效果是否与课题要求的性能指标作对比。
最后分析出现误差的原因以及影响因素。
设计任务书一、设计目的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)；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。
二、设计要求和技术指标1、技术指标(1) 低通滤波器：通带增益AUF=2；截止频率fH =2000Hz；Ui=100mV；阻带衰减：不小于-20dB/10倍频；(2) 高通滤波器：通带增益AUF=5；截止频率fL =100Hz；Ui=100mV；阻带衰减：不小于-20dB/10倍频；(3) 带通滤波器：通带增益AUF=2；中心频率：fO =1kHz；Ui=100mV；阻带衰减：不小于-20dB/10倍频。
2、设计要求（1）分别设计二阶RC低通、高通、带通滤波器电路，计算电路元件参数，拟定测试方案和步骤；（2）在面包板或万能板上安装好电路，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并仿真；（5）写出设计报告。
有源滤波器设计范例综述
一、低通滤波器的设计低通滤波器的设计是已知o w （dB 3-截止频率）、LP H 0（直流增益）、Q （在dB 3-截止频率时的电压放大倍数与通带放大倍数数值之比）三个参数来设计电路，可选的电路形式为压控电压源低通滤波器和无限增益多路反馈低通滤波器。
下面分别介绍： （一）二阶压控电压源低通滤波器图1二阶压控电压源低通滤波器原理图()⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧++-==+==112212212211221101111C R C R C R C R C R C R K Q C R C R w R R K H o A BLP 由上式可知，可通过先调整1R 来先调整o w ，然后通过调整K 来调整Q 值。
对于巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔三种类型二阶LPF 的Q 值分别为0.707、1、0.56。
1、等值元件KRC 电路设计令R R R ==21和C C C ==21，简化上述各式，则⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-==+==K Q RC w R R K H oAB LP31110 得出的设计方程为⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-=-==A B o R K R Q K w RC )1(131 由上式可知，LP H 0值依赖于Q 值大小。
为了将增益从现在的old A 降到另一个不同的值new A ，应用戴维南定理，用分压器A R 1和B R 1取代1R ，同时确保o w 不受替换的影响，需符合下式：⎪⎩⎪⎨⎧=+=111111R R R R R R A A B A B A B oldnew 电路连接如图2所示。
图2二阶压控电压源低通滤波器等值法原理图2、参考运算放大器应用技术手册 （1）选取C1 （2）1010211C f C w R π==（3）电容扩展系数)1(4102-+=LP H Qm （4）12mC C = （5）QR R 21= （6）QmRR 22=（7）选取A R ，则A LP B R H R ）（10-=00的衰减速率不低于40dB/10频程，截止频率和增益等的误差要求在±10%以内。
(完整版)有源滤波器的设计
源滤波器姓名：xxx 班级：XXX 学号: xxx目录一、基本介绍二、工作原理三、有源滤波器的功能作用四、有源滤波器分类五、有源低通滤波器的设计六、总结基本介绍滤波器是一种能使有用信号通过而大幅抑制无用信号的电子装置。
在电子电路中常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。
在运算放大器广泛应用以前滤波电路主要采用无源电子元件一电阻、电容、电感连接而成，由于电感体积大而且笨重导致整个滤波器功能模块体积大而且笨重。
本文介绍由集成运算放大器、电阻和电容设计有源滤波器，着重讲解低通、高通、带通滤波电路。
二、工作原理有源滤波器工作原理是：用电流互感器采集直流线路上的电流，经A/D 采样，将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理，得到谐波参考信号，作为PW 啲调制信号，与三角波相比，从而得到开关信号，用此开关信号去控制IGBT单相桥，根据PWM技术的原理，将上下桥臂的开关信号反接，就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流，将线上的谐波电流抵消掉。
这是前馈控制部分。
再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来，作为调节器的输入，调整前馈控制的误差。
三、有源滤波器的具体功能及作用1、滤除电流谐波可以高效的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波，从而使得配电网清洁高效，满足国标对配电网谐波的要求。
该产品真正做到自适应跟踪补偿，可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿，80us响应负荷变化，20ms实现完全跟踪补偿。
2、改善系统不平衡状况可完全消除因谐波引起的系统不平衡，在设备容量许可的情况下，可根据用户设定补偿系统基波负序和零序不平衡分量并适度补偿无功功率除谐波在确保滤功能的基础上有效改善系统不平衡状况。
3、抑制电网谐振不会与电网发生谐振，而且在其容量许可范围内还可以有效抑制电网自身的谐振。
这是无源滤波装置无法做到的。
4、多种保护功能具备过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能，以确保装置和电力系统安全运行，并可在负荷较轻时自动退出运行，充分考虑运行的经济性。
01 设计举例：有源滤波器设计与制作
典型四类滤波器响应曲线 截止频率(Fc) 中心频率(F0) 带通滤波器的频率 响应形状如果画在线性 --对数坐标纸上（频率轴 取对数）则是几何对称的，即围绕中心频率对称，中心 频率可按下式计算 F0 F1F2 (4-26) 对窄带滤波器来说，F2与F1之比小于1.1，响应形状接 近于算术对称。F0可由对截止频率取平均求得： (4-27) F1 F2
10
2.3 贝塞尔响应（最平坦时间延迟）
贝塞尔响应的特点是， 几乎在整个通带有固定的 群延迟，从而保持在通带 内滤波信号的波形。 对于给定阶数，其幅度响应 不是平坦的，当超越3dB 截止频率时衰减也不如 巴特沃斯响应一样陡峭。 利用更高阶贝塞尔滤波器，可达到接近巴特沃斯滤波 器那样陡峭幅度响应，但这样复杂性增加。
电子电路设计实验II
有源滤波器的设计与制作
1
第1章 滤波器类型
滤波器 在实际的电子和通信系统中，对信号的频率具有选择性
的电路称为滤波器，它能使特定频率范围内的信号顺利通过，而 阻止其他频率信号通过。滤波器可应用于电路需要特定的幅频特 性、特定的相移或时延的场合。
滤波器种类
按照滤波器的工作频带，
带宽百分比 F0 100%
29
F0 F1 F2
4.2.2 对滤波器设计要求归一化
归一化 可以按某些数学规则来选择传递函数，使相应的低通 滤波器曲线的3dB点都在1弧度(ω=1)处。这样就说滤 波器及其响应“归一化”到1弧度。 设计滤波器的一般方法 首先把滤波器的要求变换为归一化的低通要求。 然后把得到的各指标与归一频率响应曲线比较，来选 择一满意的低通滤波器，并把相应的低通元件值再扩 展到所需频率范围。 如果要设计高通、带通或带阻滤波器，还必须进行电 路变换。
施耐德有源电力滤波器应用案例
施耐德电气AccuSine有源电力滤波器应用案例介绍10.38 5.0 4.0 2.023456789101112130.38107862396226441921162813241415161718192021222324250.381011129.7188.6167.88.97.114 6.512 2AccuSine 有源滤波器具有响应速度快、滤波能力强、安装灵活、方便扩展的特点。
应用瞬时无功理论提取谐波分量的AccuSine 有源滤波器可以在100μS 内响应负荷的变化，并且可以解决间谐波问题，可以同时消除2～60次谐波。
AccuSine 有源滤波器产品线齐全，包含了AccuSine/3L 和AccuSine/４L 两大系列，容量从最小的20A 到最大的300A 不等，可以满足不同用户的需求。
AccuSine 有源滤波器的安装尺寸小，容量较小的滤波器甚至可以采用壁挂的方式安装，节省了安装空间。
由于AccuSine 有源滤波器有着很强的扩展能力，不同容量的滤波器可以相互扩展，最高可达3000A ，使得广大用户可以制定更加灵活的谐波治理方案和投资方式，亦可方便项目前期的设计工作。
AccuSine 有源电力滤波器产品型号AccuSine/3L 系列AccuSine/3L-50A AccuSine/3L-100A AccuSine/3L-300A 额定补偿电流（A ）50100300额定电压（V ）208~480208~480208~480尺寸（mm, 高×宽×深）1316×526×4701745×526×4701972×809×543AccuSine/4L 系列AccuSine/4L-20A AccuSine/4L-45A AccuSine/4L-90A AccuSine/4L-30AAccuSine/4L-60A AccuSine/4L-120A额定补偿电流（A ）20（30）45（60）90（120）额定电压（V ）400400400尺寸（mm, 高×宽×深）680×540×280780×590×3252×（780×590×325）AccuSine 有源电力滤波器特点AccuSine 有源电力滤波器的补偿方式根据AccuSine 有源滤波器补偿对象的不同，AccuSine 有源滤波器的补偿方式有局部补偿、部分补偿、总补偿三种方式。
有源滤波器设计范例
有源滤波器设计范例有源滤波器是一种仪器或电路，通过放大合适频率的信号，削弱不需要的频率的信号。
它由被放大的信号源、滤波器和放大器组成。
有源滤波器常用于音频、通信和信号处理等领域。
下面我们将介绍一个有源滤波器的设计范例。
设计目标：设计一个低通滤波器，截止频率为1kHz，增益为20dB。
输入信号幅度为1V，输出信号幅度应保持一致。
设计步骤：1.确定滤波器的类型和截止频率，由于我们需要一个低通滤波器，因此需要选择适合的操作放大器模型。
选择一个高增益的运放模型，比如OPA7412.确定滤波器的放大倍数，根据增益的要求，我们选择放大20dB，即放大倍数为10。
3.计算滤波器的截止频率，根据设计目标，截止频率为1kHz。
根据低通滤波器的特性，我们可以选择使用一个RC电路来实现，其中R为电阻，C为电容。
4. 计算滤波器的电阻和电容值，根据截止频率的公式，截止频率fc=1/(2πRC)。
根据给定的截止频率和选择的电阻值，计算出需要的电容值。
5.确定滤波器电阻和电容的实际可选择值，根据常用的电阻和电容系列，选择最接近计算得出的值的标准值。
6.绘制滤波器电路图，将运放、电阻和电容按照设计要求连接起来。
根据电路图，选择合适的电阻和电容标准值。
7.测试和调整滤波器，将设计好的电路安装到实际的电路板上。
连接一个信号发生器作为输入信号源，通过示波器测量输出信号的幅度。
8.监测滤波器输出信号的幅度，根据设计目标，输出信号应与输入信号保持一致，即保持1V的幅度。
9.调整滤波器的增益，通过调节电阻或电容的值，使输出信号的幅度达到1V。
10.测试滤波器截止频率的准确性，使用频谱仪监测滤波器输出信号的频率特性。
确保滤波器截止频率符合设计要求。
11.优化滤波器设计，根据测试结果和实际需求，对滤波器电路进行调整和优化，以获得更好的性能。
总结：。
(完整版)有源滤波器的设计
有源滤波器姓名：xxx 班级：XXX 学号: xxx目录一、基本介绍二、工作原理三、有源滤波器的功能作用四、有源滤波器分类五、有源低通滤波器的设计六、总结一、基本介绍滤波器是一种能使有用信号通过而大幅抑制无用信号的电子装置。
在电子电路中常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。
在运算放大器广泛应用以前滤波电路主要采用无源电子元件一电阻、电容、电感连接而成，由于电感体积大而且笨重导致整个滤波器功能模块体积大而且笨重。
本文介绍由集成运算放大器、电阻和电容设计有源滤波器，着重讲解低通、高通、带通滤波电路。
二、工作原理有源滤波器工作原理是：用电流互感器采集直流线路上的电流，经A/D 采样，将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理，得到谐波参考信号，作为PWM的调制信号，与三角波相比，从而得到开关信号，用此开关信号去控制IGBT单相桥，根据PWM技术的原理，将上下桥臂的开关信号反接，就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流，将线上的谐波电流抵消掉。
这是前馈控制部分。
再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来，作为调节器的输入，调整前馈控制的误差。
三、有源滤波器的具体功能及作用1、滤除电流谐波可以高效的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波，从而使得配电网清洁高效，满足国标对配电网谐波的要求。
该产品真正做到自适应跟踪补偿，可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿，80us响应负荷变化，20ms实现完全跟踪补偿。
2、改善系统不平衡状况可完全消除因谐波引起的系统不平衡，在设备容量许可的情况下，可根据用户设定补偿系统基波负序和零序不平衡分量并适度补偿无功功率。
在确保滤除谐波功能的基础上有效改善系统不平衡状况。
3、抑制电网谐振不会与电网发生谐振，而且在其容量许可范围内还可以有效抑制电网自身的谐振。
这是无源滤波装置无法做到的。
4、多种保护功能具备过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能，以确保装置和电力系统安全运行，并可在负荷较轻时自动退出运行，充分考虑运行的经济性。
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有源滤波器设计任务书
一、设计目的
1. 熟悉二阶有源滤波电路幅频特性和相频特性。
2. 掌握二阶有源滤波电路的快速设计方法。
3. 掌握二阶有源滤波电路的调试及其幅频特性和相频特性的测试方法。
二、使用仪器与器材
信号发生器；双线示波器；万用表；直流稳压源；实验电路板；元器件若干。
三、设计任务
图中所示为无限增益多路反馈电路的一般形式,请选择适当类型无源元件Y1～Y5,以构成低通滤波器和高通滤波器
1. 请设计一个二阶1dB无限增益多路反馈切比雪夫低通滤波器，通带增益Kp=2，截止频率fc=5kHz，画出电路图。
2. 请设计一个二阶1dB无限增益多路反馈切比雪夫高通滤波器，通带增益Kp=2 截止频率fc=2kHz，画出电路图。
● 以上工作请在实验课前完成。
写在实验报告中。
四、设计步骤
1. 按设计所确定的电路参数，在实验接插板上放入器件，连接低通滤波器（注意连接可靠，正确）
2．将信号发生器的输出信号电压幅值调到1V，接入低通滤波器的输入端，并调整信号源的频率，在低通滤波器输出端测量所对应的幅值。
（可用示波器或交流毫伏表测试，并计录输入频率值和所对应的输出幅值，测量10～12 点。
）
3．用示波器李沙育图形测试低通滤波器的相频特性，测量10～12 点。
4．进行高通滤波器的电路连接及幅频特性和相频特性测试。
测试方法同上。
五、设计报告要求与思考题
1. 复习并掌握滤波器的工作原理，设计方法及应注意问题。
2. 画出所设计的低通滤波器、高通滤波器的电路图。
并注明元件参数。
3. 画出幅频特性与相频特性测试原理图，说明测试方法与步骤。
4. 以表格形式分别给出低通滤波器与高通滤波器的幅频特性与相频特性测试数据，并画出其特性曲线。
5. 如果将低通滤波器与高通滤波器相串联，得到什么类型的滤波器，其通带与通带增益各为多少？画出其特性曲线。
也可在实验中予以观测和证实。
6. 为构成所得类型的滤波器，对低通滤波器与高通滤波器的特性有无特
定要求。
二者哪个在前有无关系？
附录：
1．几种滤波器原理图、幅频特性
2．设计思路
此次课题要求掌握最基本的二阶滤波器快速的设计方法。
要设计RC滤波器，一般采用查表归一快速的设计方法。
使用这种方法，必须满足滤波器条件。
l 首先给定要求的截止频率fc；
l 增益Kp；
l 选取滤波器的类型（切比雪夫型、巴特沃斯型），（低通、高通、带通、带阻）；
l 选取（一阶、二阶、三阶、四阶、或高阶）滤波器，请参考一些相关资料。
《测控电路》、《精密仪器电路》……然后按下述步骤设计：
（1）先选择电容C1的标称值，电容C的初始值靠经验决定，通常以下面的数据作
参考：
f c ≤ 100Hz C = (10-0.1) μF
ƒc = (100-1000)Hz C = (0.1-0.01) μF
ƒc= (1-10k)Hz C = (0.01-0.001) μF
ƒc= (10-1000k)Hz C = (1000-100)pF
ƒc≥ 100kHz C = (100-10)pF
（2）所选择的电容C1的实际值，再按照下式计算电阻换标系数K
其中ƒc的单位为Hz；C1的单位为μF。
（3）表2-1中查出C1和K＝1时的电阻值。
（4）再将这些电阻值靠标称的实际电阻值。
3．设计实例
设计一个二阶无限增益多路反馈1dB切比雪夫型低通滤波器，增益Kp = 2，截频（指纹波之间的终止频率）ƒc = 5KHz。
设计步骤如下：
按上述快速设计方法得到标称的电容取C ＝0.01μF，对应的参数K＝2，也可以由式
l 从下表中查出Kp＝2时，电容C1＝C＝0.01μF，K＝1时的电阻值。
R1=2.602 KΩ，
R2=5.204 KΩ，
R3=8.839 KΩ。
l 将上述电阻值乘以参数K=2，得：
R1=5.204 KΩ，取标称值5.1K+104Ω
R2=10.408KΩ，取标称值10K+408Ω
R3=17.698 KΩ。
取标称值15K+2.7KΩ或≈18K。