简单二阶有源低通滤波器电路及幅频特性
二阶有源低通滤波电路截止频率计算
二阶有源低通滤波电路截止频率计算二阶有源低通滤波电路是一种常见的电子电路，用于抑制高频信号，只保留低频信号。
截止频率是指滤波电路输出信号幅度下降3dB的频率，也是滤波器的重要参数之一。
本文将介绍二阶有源低通滤波电路的原理和计算截止频率的方法。
二阶有源低通滤波电路由电容、电感、放大器等元件组成。
通过调整电容和电感的数值，可以控制滤波器的截止频率。
在滤波器中，电容和电感的作用是产生相位差，从而改变信号的频率响应。
放大器则起到放大信号的作用，增加滤波器的增益。
计算二阶有源低通滤波电路的截止频率需要考虑电容、电感和放大器的参数。
首先，根据滤波器的电路图，可以得到滤波器的传输函数。
传输函数是输入信号和输出信号的比值，可以用来描述滤波器的频率响应。
对于二阶有源低通滤波电路，传输函数可以表示为：H(s) = A / (s^2 + Bs + C)其中，s为复频域变量，A、B、C为滤波器的参数。
根据传输函数的表达式，可以计算出滤波器的截止频率。
截止频率的计算方法有多种，其中一种常用的方法是根据传输函数的模长计算。
传输函数的模长是输入信号和输出信号振幅的比值，可以用来描述滤波器的增益特性。
当传输函数的模长下降3dB时，即输出信号的振幅下降到输入信号的70.7%，此时的频率即为滤波器的截止频率。
根据传输函数的模长的计算公式，可以得到：|H(s)| = A / √(B^2 + (s - C)^2)当s = jω时，其中j为虚数单位，ω为角频率。
将s带入计算公式，即可得到传输函数的模长。
然后，找到传输函数模长下降3dB 的频率，即为滤波器的截止频率。
除了模长法，还可以使用极点法计算滤波器的截止频率。
滤波器的极点是传输函数的分母为0的解，可以用来描述滤波器的频率响应。
当极点的实部为负数时，滤波器的截止频率为极点的虚部。
当极点的实部为0时，滤波器的截止频率为极点的虚部的一半。
通过以上方法，可以计算出二阶有源低通滤波电路的截止频率。
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。
二阶有源低通滤波器
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F31V A Q -=称为等效品质因数 RC1c =ω 称为特征角频率 则2c n22c 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。
压控电压源型二阶有源低通滤波电路
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+6RfR =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。
各种滤波器及其典型电路
第一章滤波器1.1 滤波器的基本知识1、滤波器的基本特性定义：滤波器是一种通过一定频率的信号而阻止或衰减其他频率信号的部件。
功能：滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统，具有滤除噪声和分离各种不同信号的功能。
类型：按处理信号形式分：模拟滤波器和数字滤波器。
按功能分：低通、高通、带通、带阻、带通。
按电路组成分：LC无源、RC无源、由特殊元件构成的无源滤波器、RC有源滤波器按传递函数的微分方程阶数分：一阶、二阶、…高阶。
如图1.1中的a、b、c、d图分别为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器传输函数的幅频特性曲线。
图1.1 几种滤波器传输特性曲线.2、模拟滤波器的传递函数与频率特性（一）模拟滤波器的传递函数模拟滤波电路的特性可由传递函数来描述。
传递函数是输出与输入信号电压或电流拉氏变换之比。
经分析，任意个互相隔离的线性网络级联后，总的传递函数等于各网络传递函数的乘积。
这样，任何复杂的滤波网络，可由若干简单的一阶与二阶滤波电路级联构成。
（二）模拟滤波器的频率特性模拟滤波器的传递函数H(s)表达了滤波器的输入与输出间的传递关系。
若滤波器的输入信号Ui是角频率为w的单位信号，滤波器的输出Uo(jw)=H(jw)表达了在单位信号输入情况下的输出信号随频率变化的关系，称为滤波器的频率特性函数，简称频率特性。
频率特性H(jw)是一个复函数，其幅值A(w)称为幅频特性，其幅角∮(w)表示输出信号的相位相对于输入信号相位的变化，称为相频特性（三）滤波器的主要特性指标1、特征频率：（1）通带截止频f p=wp/(2π)为通带与过渡带边界点的频率，在该点信号增益下降到一个人为规定的下限。
（2）阻带截止频f r=wr/(2π)为阻带与过渡带边界点的频率，在该点信号衰耗(增益的倒数)下降到一人为规定的下限。
（3）转折频率f c=wc/(2π)为信号功率衰减到1/2(约3dB)时的频率，在很多情况下，常以fc作为通带或阻带截频。
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。
滤波电路主要有以下四种基本类型
七
①低通滤波器
i
R 1 R jC
1 1 1 jRC
1 0 1 j
1 RC
0
(c)
C
o
U i
R
(b)
U o
它们的截止存在的问题 （1）电路的增益小，最大为1 （2）带负载能力差
1 0.707
0
o
(d )
如在无源滤波电路输 出端接一负载电阻RL， 则其截止频率和增益 均随RL而变化。
简单二阶低通滤波 电路的幅频特性
由幅频特性可见ω>>ω0时衰减 的斜率为－40dB/十倍频。但在 ω0附近，其幅频特性与理想的 低通滤波特性相差较大。
0 -3dB
20 lg
Af ( ) / dB Af
-40dB/十倍 频
0.1 0.37 1
10
ω/ω0
改进
R
1
R
U
2
f
将电容C1的接 地端改接到集成 运放的输出端。
o
up
o
A A
up
高通
1
通
1
阻
2
通
o
带阻滤波器电路图
C
C
R
1
R
f
1 o 1 j 2 Q o 2 Rf 1 1 Af 1 Q R1 RC 22 Af
二阶低通滤波器参数计算
二阶低通滤波器参数计算摘要：一、引言二、二阶低通滤波器的定义和特点三、二阶低通滤波器参数的计算方法1.截止频率2.传递函数3.频率响应四、二阶低通滤波器参数计算的实际应用五、总结正文：一、引言在信号处理领域，滤波器是一种广泛应用的技术。
二阶低通滤波器是其中一种常见的滤波器类型，它的主要作用是在保留信号的低频部分的同时，衰减高频部分。
为了更好地理解和应用二阶低通滤波器，我们需要了解其参数计算方法。
二、二阶低通滤波器的定义和特点二阶低通滤波器是一种具有两个极点的低通滤波器，它的传递函数为：H(s) = A(s) / (1 + ω_n^2s^2)。
其中，A(s) 是滤波器的幅频特性，ω_n 是滤波器的截止角频率，s 是复变量。
二阶低通滤波器的主要特点是，在截止频率ω_n 处，滤波器的幅频特性下降到一半。
三、二阶低通滤波器参数的计算方法1.截止频率截止频率ω_n 是二阶低通滤波器的关键参数，决定了滤波器能够通过的信号频率范围。
根据系统的物理特性（如电容、电感等）可以计算出截止频率ω_n。
2.传递函数二阶低通滤波器的传递函数H(s) 可以通过公式H(s) = A(s) / (1 +ω_n^2s^2) 计算。
其中，A(s) 是滤波器的幅频特性，可以通过对信号进行模拟滤波得到。
3.频率响应频率响应是描述滤波器对不同频率信号的处理效果的指标。
可以通过计算滤波器在各个频率点的幅频特性值，得到频率响应。
四、二阶低通滤波器参数计算的实际应用在实际应用中，二阶低通滤波器的参数计算可以帮助我们更好地设计和优化滤波器。
例如，在通信系统中，通过调整截止频率，可以实现对不同频率信号的滤波，从而提高信号质量。
五、总结本文介绍了二阶低通滤波器的参数计算方法，包括截止频率、传递函数和频率响应。
这些计算方法对于理解和应用二阶低通滤波器具有重要意义。
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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RC
o
(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 Vo
Z
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。
1设计分析
1.1二阶有源滤波器的典型结构
二阶有源滤波器的典型结构如图1所示。
其中，丫1〜丫5为导纳，考虑到UP=UN
根据KCL可求得
Zllb.eoiji)
式⑴ 是二阶压控电压源滤波器传递函数的一般表达式，式中， Auf=1+Rf /R6 只要适当选择Yi , K i < 5,就可以构成低通、高通、带通等有源滤波器。
1. 2二阶有源低通滤波器特性分析
设丫仁1/ R1, Y2=sC1, Y3=O Y4=1/ R2, Y5=sC2将其代入式 ⑴ 中，得到压控 电压源型二阶有源低通滤波器的传递函数为
式(2)为二阶低通滤波器传递函数的典型表达式。
其中, 称
为等效品质因数。
2二阶有源低通滤波器的设计 2. 1设计要求 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。
2. 2选择运放
设计要求的截止频率较高，因此要求运放的频带较宽，选用通频带较宽的运放， 本例选用运放3554AM 带宽为19 MHz 适合用于波形发生电路、脉冲放大电路 等。
输出电流，达到100 mA 精度高，满足设计要求。
JR\ q
3 n 为特征角频率，Q。