压控电压源型二阶有源低通滤波电路
有源滤波器的设计
176有源滤波器的设计一．设计方法有源滤波器的形式有好几种，下面只介绍具有巴特沃斯响应的二阶滤波器的设计。
巴特沃斯低通滤波器的幅频特性为：ncuo u A j A 21)(⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ωωω ， n=1，2，3，. . . （1）写成：ncuou A j A 211)(⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ωωω （2） )(ωj A u其中A uo 为通带内的电压放大倍数，ωC A uo 为截止角频率，n 称为滤波器的阶。
从（2）式中可知，当ω=0时，（2）式有最大值1； 0.707A uoω=ωC 时，（2）式等于0.707，即A u 衰减了 n=2 3dB ；n 取得越大，随着ω的增加，滤波器 n=8 的输出电压衰减越快，滤波器的幅频特性 越接近于理想特性。
如图1所示。
0 ωC ω当 ω>>ωC 时，nc uo u A j A ⎪⎪⎭⎫⎝⎛≈ωωω1)( （3） 图1低通滤波器的幅频特性曲线 两边取对数，得： lg20cuo u n A j A ωωωlg20)(-≈ （4） 此时阻带衰减速率为： -20ndB/十倍频或-6ndB/倍频，该式称为衰减估算式。
表1列出了归一化的、n 为1 ~ 8阶的巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式。
表1 归一化的巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式 n 归一化的巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式 1 1+L s 2 122++L L s s 3 )1()1(2+⋅++L L L s s s4)184776.1()176537.0(22++⋅++L L L L s s s s1775 )1()161803.1()161807.0(22+⋅++⋅++L L L L L s s s s s6 )193185.1()12()151764.0(222++⋅++⋅++L L L L L L s s s s s s7)1()180194.1()124698.1()144504.0(222+⋅++⋅++⋅++L L L L L L L s s s s s s s8 )196157.1()166294.1()111114.1()139018.0(2222++⋅++⋅++⋅++L L L L L L L Ls s s s s s s s在表1的归一化巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式中，S L = csω，ωC 是低通滤波器的截止频率。
二阶低通滤波器
课程设计说明书课程设计题目：有源二阶低通滤波器学院名称：信息工程学院专业：通信工程姓名：班级学号：同组人：指导老师：黄丽贞信息工程学院2010 年3月13 日课程设计任务书I、课程设计题目：有源二阶低通滤波器II、课程设计技术要求及主要元器件：〖基本要求〗：1) 分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路；2)截止频率f c=2KHz；3)增益A vp＝2 ；〖主要参考元器〗：UA741CD芯片；III、电子专业课程设计工作内容及进度安排：第一周查阅资料，确定方案，Multisim仿真第二周设计制作，电路调试，撰写报告Ⅳ、主要参考资料：［1］童诗白.模拟电子技术基础（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2006[2] 谢自美.电子线路综合设计(第一版) [M].武汉：华中科技大学出版社，2006[3] 沈小丰，余琼蓉.电子线路实验——模拟电路基础[M].北京：上清华大学出版社，2005摘要在现代的电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛。
在我们日常生活中，几乎所有的电子部件都有使用滤波器，而且滤波器的优劣将直接决定电子产品的优劣。
鉴于滤波器与人们的生活息息相关，本文研究的对象正是一个二阶有源低通滤波器（巴特沃思响应）。
该电路主要采用了uA741运放，并且在一阶的基础上增加一节RC网络，加大幅频特性衰减斜率，以达到在给定的频段内，让信号无衰减地通过电路，而通带外的其他信号将受到很大的衰减；从而提高滤波效果。
本设计运用uA741和RC选频网络实现了信号频率在给定的范围内通过，也在一定程度上提高了滤波效果。
关键字：二阶、频率衰减、滤波目录前言 (1)第一章二阶低通滤波器的设计要求 (2)1.1设计任务及要求 (2)第二章电路设计原理及方案 (3)2.1二阶有源低通滤波器的特点 (3)2.2设计原理 (4)2.3设计方案 (6)2.3.1芯片选择 (6)2.3.2二阶低通滤波器电路 (8)第三章滤波电路的详细设计 (9)3.1二阶有源低通滤波器的理论分析 (9)3.1.1频率特性 (9)3.1.2通带电压放大倍数AUP (9)3.2二阶低通滤波器的理论计算 (9)3.3用Mutisim仿真 (12)第四章电路的焊接与调试 (14)4.1电路的安装 (14)4.2电路的调试 (14)实验结论 (15)第五章设计心得和体会 (16)参考文献 (17)附录一 (18)附录二 (19)前言随着社会文明的进步和科学技术的发展，先进的电子技术在各个近代学科门类和技术领域中占有不可或缺的核心地位。
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。
二阶压控电压源低通滤波器
二阶压控电压源低通滤波器本文主要介绍了二阶压控电压源低通滤波器, 低通滤波器是一种典型的选频电路，在给定的频段内，理论上它能让信号无衰减地通过电路，这一段称为通带外的其他信号将受到很大的衰减，具有很大衰减的频段称为阻带，通带与阻带的交界频率称为截止频率，对滤波器的基本要求是：（1）通带内信号的衰减要小，阻带内信号的衰减要大，由通带过渡到阻带的衰减特性陡直上升；（2）通带内的特性阻抗要恒为常数，以便于阻抗匹配。
本滤波器主要用于限制信号于一定频率内通过.主要芯片为UA741运放器.在制作过程中运用到了protel,EWB等软件,用来制作电路板和设计的仿真计算等.引言滤波器技术是现代技术中不可缺少的部分。
滤波器已大量渗入现代技术中。
很难想象一个稍微复杂的电子设备不使用这样或那样的滤波器。
在现代通信和信号处理方面，电话，电报，电视，无线电等只不过是以滤波器作为它们的重要部件的一些例子而已低通滤波器：在低频率规定的范围内才能通过信号，利用这一性质可以滤出干扰频率的信号，留下我们所需的频率高的信号。
它的用途很广泛，比较接近我们生活的有带通滤波器用于有线电视网的终端用户或单向用户处，其功能是用来屏蔽反向带宽，以避免单向用户的信号反馈，从而有效避免了网络中由于单向用户的信号反馈对整个双向网络的噪声影响，有效保证了双向网络的正常工作1 Protel设计技术Protel是Altium公司推出的电路CAD（计算机辅助设计）软件。
Protel DXP是该公司推出的最新一代板级桌面设计系统。
它是第一套基于Windows环境的设计软件，全部设计工具集成于同一环境下，全面支持网上大规模协同设计，使我们设计在更复杂的、多层次的、高频率、高速度、高密度的电路时更加快捷容易。
凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。
在近代电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛；在所有的电子部件中，使用最多，技术最为复杂的要算滤波器了。
滤波器的优劣直接决定产品的优劣，所以，对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。
压控电源型二阶低通滤波电路设计和仿真
B通道即运放输出幅值约为2.73V，放大倍数近似为2
f0=2kHz
B通道即运放输出幅值约为2.828，输入信号与输出信号同频同相，放大倍数为2
7.伯德图如下图所示：
f0=2.247HZ，db=6.02，Auf=2
db=3.109，f0=125.574kHZ，和实际计算的结果十分相近。
8.用参数扫描法测频率特性
Q=
R4=0Ω时，Auf=1，Q=0.5
R4=6200时，Auf=2，Q=1
R4=14越大，Auf越大，Q越大，幅频特性曲线越尖锐。
压控电源型二阶低通滤波电路设计与仿真
1.压控电源型二阶低通滤波器结构：
2.设计要求：
截止频率100kHZ
品质因素Q=1
3.设计细则
选择运放：3554AM，带宽19MHZ，最大输出电流100mA，满足截止频率等要求
为设计方便，使R1=R2，C1=C2，C1 C2选为1nF， =1.59KΩ≈1.6KΩ，R1 R2取1.6KΩ，Q= =1，Auf=2，因此R4=R3，为使运放两输入端对地电阻相等，R3//R4=2R1，R3=R4=6.4KΩ，取R3=R4=6.2KΩ。
4.理论计算
通带截止频率f0= ≈99.5kHZ，fc对应3dB截止频率， = ，解得fc≈1.272f0=126.5kHZ。
5.仿真图
6.示波器分析
f0=200kHz
B通道即运放输出的幅值约为740mV，可见对幅值的衰减幅度比较大
f0=150kHz
B通道输出即运放输出的幅值约为1.35V，对于信号的放大倍数小于通频带放大倍数2
二阶低通滤波器的设计--模电课设报告要点
课程设计说明书课程设计名称：模拟电路课程设计课程设计题目：二阶低通滤波器的设计学院名称：南昌航空大学信息工程学院专业：通信工程班级：学号：姓名：评分：教师：2013 年03 月06 日模拟电路课程设计任务书2012－2013 学年第2学期第 1 周－ 3 周注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
摘要有源滤波器是由工作在线性区的集成运放和RC网络组成，实际上是一种具有特定频率响应的放大器。
滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分。
本次实验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和无限增益多路反馈二阶有源低通滤波电路，用LM324系列芯片进行工作，内由四个独立的，高增益，内部频率补偿运算放大器组成，采用仿真软件Multisim12.0，对压控电压源型二阶有源低通滤波电路和无限增益多路反馈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。
关键字：LM324，低通，滤波目录前言 (1)第一章系统设计方案选择 (2)1.1总方案设计 (2)1.2子框图的作用 (2)1.3方案选择 (3)第二章系统组成及工作原理 (4)2.1压控电压源二阶有源低通滤波器 (4)2.2无限增益多路反馈二阶有源低通滤波器 (5)第三章单元电路设计、参数计算、器件选择 (6)3.1压控电压源二阶有源低通滤波器设计及参数计算 (6)3.2无限增益多路反馈二阶有源低通滤波器的设计及参数计算 (6)第四章电路组装及调试 (8)4.1压控电压源二阶有源低通滤波器电路 (8)4.1.1调节方法 (8)4.1.2理论数据 (8)4.1.3实际测试数据 (8)4.1.4结果分析 (8)4.2无限增益多路反馈二阶有源低通滤波器电路 (9)4.2.1调节方法 (9)4.2.2理论数据 (9)4.2.3实际测试数据 (9)4.2.4结果分析 (10)4.3实物图 (10)第五章总结 (11)参考文献 (12)前言早先的滤波器是由电器，电容和电阻构成的无源电路，然而电感的使用带来了许多问题：第一，电感的损耗比电容大得多，因而其品质因数错误！未找到引用源。
二阶低通有源压控电源型滤波器设计与实现
龙源期刊网
二阶低通有源压控电源型滤波器设计与实现作者：伊德日呼代沁萨日娜
来源：《中国新技术新产品》2012年第19期
摘要：随着电子信息的发展，滤波器作为信号处理所不可或缺的部分，也得到了迅速的发展，且应用极为广泛，在卫星云图、电视信号以及雷达接收机当中滤波器是不可缺少的一部分。
本文介绍了滤波器的基本理论思想，具体阐述了低通滤波器的基本工作原理及设计方法。
设计出二阶低通有源压控电源型滤波器，并采用仿真，该滤波器效果优越。
关键词：滤波器；集成运放；放大倍数；频率
中图分类号：DF412.1 文献标识码：A
1滤波器
1.1滤波器的概念
1.2滤波器的幅频特性
1.3有源滤波电路
无源滤波电路是RLC等元件构成，不含受控电子器件的电路。
有源滤波电路是RLC等元件以外还用了线形组件等有源器件构成的滤波器。
由有源器件（晶体管或集成运放）和电阻、电容构成的滤波器称为RC有源滤波器。
滤波器分为一阶、二阶和高阶滤波器。
阶数越高，其幅频特性越接近于理想特性，滤波器的性能就越好。
如集成运算放大器可以构成体积小，品质因数高的有源滤波器。
2集成运算放大器
2.1集成运算放大器的基本组成
2.1.1输入级。
第四章_滤波电路
第四章 信号滤波目前在一般测控系统中, RC 有源滤波器,特别是由各种形式一阶与二阶有源滤波电路构成的滤波器应用最为广泛.它们的结构简单,调整方便,也易于集成化,实用电路多采用运算放大器作有源器件,几乎没有负载效应,利用这些简单的一阶与二阶电路级联,也很容易实现复杂的高阶传递函数,在信号处理领域得到广泛应用.由于一阶电路比较简单,也可由RC 无源网络实现,性能不够完善,应用不多,所以本节只介绍压控电压源型、无限增益多路反馈型与双二阶环型这三种常用的二阶有源滤波电路。
4.1压控电压源型滤波电路u i )图4.1 压控电压源滤波电路图4.1是压控电压源滤波电路基本结构，点划线框内由运算放大器与电阻R 和0R 构成的同相放大器称为压控电压源，压控电压源也可以由任何增益有限的电压放大器实现，如使用理想运算放大器，压控增益R R /1K 0f +=该电路传递函数为[]24315432121)1()()(H Y Y Y K Y Y Y Y Y Y Y Y K s f f +-+++++=式中51~Y Y ——所在位置元件的复导纳，对于电阻元件i i R Y /1=，对于电容元件)5~1(==i sC Y i i 。
51~Y Y 选用适当电阻Ｒ、电容Ｃ元件，该电路可构成低通、高通与带通三种二阶有源滤波电路．１.低通滤波电路在图4.1中，取1Y 与2Y 为电阻，3Y 与5Y 为电容，4Y =0开路，可构成低通滤波电路，如图4.2a 所示，滤波器的参数为RR 1K K 0f p +==21210C C R R 1=ω22f2110C R K -1R 1R 1C 1+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=αω 2．高通滤波电路在图4.1中，取3Y 与5Y 为电阻，1Y 与2Y 为电容，4Y =0开路，可构成高通滤波电路，如图4.2b 所示，该电路相当于图4.2a 低通电路中，电阻R 与电容C 位置互换，滤波参数为RR K K f 0p 1+==21210C C R R 1=ω11f 2120C R K -1C 1C 1R 1+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=αωu i )a ）1R )b ）)c ）2R a ）低通滤波电路 b ）高通滤波电路 c ）带通滤波电路图4.2 压控电压源型二阶滤波电路3．带通滤波电路R )图4.3 压控电压源型二阶带阻滤波电路用压控电压源构成的二阶带阻滤波电路也有多种形式，图4.3是一种基于RC 双T 网络的二阶带阻滤波电路，双T 网络必须具有平衡式结构，()()32121321R C C R R C R R ++=，或213R //R R =，213C //C C =。
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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Multisim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；
一：实验内容及要求：
设计一个压控电压源型二阶有源低通滤波电路，要求通带截止频率fo=100 kHz，等效品质因数Q=1，试确定电路中有关元件的参数值。
二：实验器材
软件：Multisim仿真软件。
器材：正弦波信号源（f=200KHz 幅度：1v）,电容两个，电阻四个，集成运放3554AM一个。
三：实验电路
对于信号的频率具有选择性的电路称为滤波电路，它的功能是使特定频率范围内的信号通过，而阻止其他频率信号通过。
理论计算 根据实际选择的元件参数重新计算滤波电路的特征参量。
式(2)中，令s=jω，得到二阶低通滤波电路的频率特性为
Ao=1+6Rf
R =1+1=2 通带截止频率fo 与3 dB 截止频率fc 计算如下
所以，fc=1.272fo=126.53KHz
四 Multisim 分析
4．1 瞬态分析
从图可以看出，输出信号的频率与输入信号一致，输出信号与输入信号同频不同相，说明二阶低通滤波电路不会改变信号的频率。
电压放大倍数Auf=2。
4.2交流分析
从图中可以看出， 3 dB截止频率约为127 kHz。
与理论计算值值基本符合。
4.3参数扫描分析
从图可以看出，曲线从下至上对应的电阻RF由100 Ω至1000 Ω幅频特性纵截止频率约为125 kHz。
并且，RF越大，Auf越大，Q越大，幅频特性曲线越尖锐。
在同样的设计截止频率下，Q值的不同对实际截止频率有较大的影响。
4.4傅理叶分析
由图可知，输出电压的谐波失真率很小，为 4.61229%，符合实
验设计要求。
4.5传递函数分析
由图可知，输入电阻Ri=239.44900G，输出电阻Ro=400.3851放大倍数Au=1.99971，符合设计要求.
压
控电压源二阶低通滤波电路的设计与仿真分析
学院：电子信息工程学院
年级：2008级
专业：自动化
学号：00824032
姓名：魏文龙
完成日期：2012年5月14日
参考文献：
1黄智伟，《基于Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析》，电子工业出版社，2008年1月
2童诗白华成英《模拟电子技术基础》，高等教育出版社，2006年1月
3。