5.二阶无源低通滤波器
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。
滤波电路主要有以下四种基本类型
U jC Ui 1 R jC 1 Ui 1 jRC
R
R
R
f
1
+
U
o
U
i
C
传递函数
Aup Rf 1 A 1 R 1 jRC 1 1 j
(1)当ω<<ω0时，Af(ω)/Af=1, 即20lg[Af(ω)/Af]=0dB (2)当ω=ω0时，Af(ω)/Af= 1 / 2 幅值下降了3dB,ω0是电路的通 带截止角频率
Q
1 2
-40dB/十倍频
10-3 0.01 0.1
1
10
ω/ω0
(3)当ω=10ω0时， Af ( ) 1 1 Af 992 2 102 100 说明阻带区内Af(ω0)以每十倍频 40dB(100倍)的速率衰减。
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。
R U R
M
U
oUBiblioteka +i
C
1
C
只要参数合适
R
1
R
U
2
f
(1)该电路在f0附近形 成正反馈，不致造 成自激振荡，使f0附 近的电压放大倍数 得到提高。
二阶无源低通滤波器截止频率
二阶无源低通滤波器截止频率1. 引言在电子学中，滤波器是一种用于改变信号频率响应的电路。
滤波器可以根据信号频率的不同，选择性地通过或抑制信号的各个频段。
其中，低通滤波器是一种能够通过较低频率信号而抑制高频信号的滤波器。
本文将着重介绍二阶无源低通滤波器的截止频率。
首先，我们将简要介绍无源电路和二阶滤波器的基本原理。
然后，我们将深入探讨二阶无源低通滤波器的设计和计算方法。
最后，我们将讨论一些实际应用场景，并总结本文所述内容。
2. 无源电路和二阶滤波器基本原理2.1 无源电路无源电路是指不含有放大元件（如晶体管或运放）的电路。
它主要由被动元件（如电阻、电容、电感等）构成，并且不需要外部能量输入来实现特定功能。
2.2 二阶滤波器二阶滤波器是指具有两个极点（或零点）的滤波器。
它可以更加精确地控制信号的频率响应，并提供更高的滤波效果。
二阶滤波器通常由无源电路构成，如RC（电阻-电容）结构、RL（电阻-电感）结构或者RLC（电阻-电感-电容）结构。
3. 二阶无源低通滤波器设计和计算方法3.1 RC结构一种常见的二阶无源低通滤波器是基于RC结构的。
该结构由两个电阻和两个电容组成，其截止频率可以通过以下公式计算：f c=1 2πRC其中，f c为截止频率，R为电阻值，C为电容值。
3.2 RLC结构另一种常见的二阶无源低通滤波器是基于RLC结构的。
该结构由一个电阻、一个电感和一个电容组成，其截止频率可以通过以下公式计算：f c=12π√LC其中，f c为截止频率，L为电感值，C为电容值。
3.3 计算实例假设我们需要设计一个二阶无源低通滤波器，其截止频率为10kHz。
我们可以选择使用RC结构或RLC结构来实现。
3.3.1 RC结构计算假设我们选择使用RC结构，我们需要根据截止频率公式计算所需的电阻和电容值：f c=1 2πRC代入已知的截止频率f c=10kHz，我们可以解出其中一个未知量（电阻或电容），然后选择合适的值作为设计参数。
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。
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 。
5.二阶无源低通滤波器
5.二阶无源低通滤波器二阶低通滤波器设计一：实验目的.设计、焊接一个二阶低通滤波器，要求：截止频率为1KHz。
二：实验原理利用电容通高频阻低频的特性，使一定频率范围内的频率通过。
从而设计电路，使得低频率的波通过滤波器。
三：实验步骤1：设计电路，在仿真软件上进行仿真，在仿真电路图上使功能实现。
2：先定电容，挑选合适的电阻，测量电阻的真实值，再到仿真电路替换掉原来的电阻值，不断挑选电阻，找到最逼近实验结果的值3：根据仿真电路进行焊接，完成之后对电路进行功能检测，分别挑选频率为100hz，1khz，10khz的电源进行输入检测，观察输出的波形，并进行实验记录四：实验电路图1.1仿真电路设计图1.4 f=100Hz 时正弦信号实测波形图表1 f=100Hz时实测结果与仿真数据对比表数据项目输入幅值/V 输出幅值/V 衰减/dB 相位差仿真电路169.706 167.869 0.0945 0.018π实测电路0.468 0.440 0.0536 0π分析：由图1.3的仿真波形与图1.4的实测电路波形和表1中的数据可知，输入频率为100Hz的正弦信号时，该信号能够通过，输入输出波形间有较小相位差和较小衰减。
仿真和实测数据间存在误差，误差值较小，在允许范围内。
图1.5 f=1kHz 时正弦信号仿真波形图图1.6 f=300Hz 时正弦信号实测波形图表2 f=1kHz时实测结果与仿真数据对比表数据项目输入幅值/V 输出幅值/V 衰减/dB 相位差仿真电路169.631 121.047 2.931 0.140π实测电路0.480 0.328 3.307 0.120π分析：由图1.5的仿真波形与图1.6的实测电路波形和表2中的数据可知，输入频率为1kHz的正弦信号时，该信号能够通过，输入输出波形间有一定的相位差和衰减。
仿真和实测数据间存在误差，误差值较小，在允许范围内。
图1.7 f=10kHz 时正弦信号仿真波形图图1.8 f=10kHz 时正弦信号实测波形图表3 f=10kHz时实测结果与仿真数据对比表数据项目输入幅值/V 输出幅值/V 衰减/dB 相位差仿真电路169.479 9.878 24.689 0.375π实测电路0.476 0.032 23.449 0.25π分析：由图1.7的仿真波形与图1.8的实测电路波形和表3中的数据可知，输入频率为10kHz的正弦信号时,该信号不能够通过，输入输出波形间有较大的相位差和较大衰减。
电路基础课程设计实验报告--二阶低通滤波器的设计
一 题目要求与方案论证1.（设计题目）二阶有源低通滤波器 1.1题目要求设计二阶有源低通滤波器。
要求通带边界频率f C =1500Hz ，通带最大衰减3dB,阻带边界频率Hz f s 9000 ,阻带最小衰减30dB ；通带内电压放大倍数A 0=1。
分析电路工作原理，设计电路图，列出电路的传递函数，正确选择电路中的参数。
1.1.2 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：① 无源滤波器:由电感L 、电容C 及电阻R 等无源元件组成 ② 有源滤波器:一般由集成运放与RC 网络构成，它具有体积小、性能稳定等优点，同时，由于集成运放的增益和输入阻抗都很高，输出阻抗很低，故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用。
利用有源滤波器可以突出有用频率的信号，衰减无用频率的信号，抑制干扰和噪声，以达到提高信噪比或选频的目的，因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理。
从功能来上有源滤波器分为： 低通滤波器（LPF ）、高通滤波器（HPF ）、 带通滤波器（BPF ）、带阻滤波器（BEF ）、 全通滤波器（APF ）。
其中前四种滤波器间互有联系，LPF 与HPF 间互为对偶关系。
当LPF 的通带截止频率高于HPF 的通带截止频率时，将LPF 与HPF 相串联，就构成了BPF ，而LPF 与HPF 并联，就构成BEF 。
在实用电子电路中，还可能同时采用几种不同型式的滤波电路。
滤波电路的主要性能指标有通带电压放大倍数AVP 、通带截止频率fP 及阻尼系数Q 等。
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。
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二阶低通滤波器设计
一：实验目的
.设计、焊接一个二阶低通滤波器，要求：截止频率为1KHz。
二：实验原理
利用电容通高频阻低频的特性，使一定频率范围内的频率通过。
从而设计电路，使得低频率的波通过滤波器。
三：实验步骤
1：设计电路，在仿真软件上进行仿真，在仿真电路图上使功能实现。
2：先定电容，挑选合适的电阻，测量电阻的真实值，再到仿真电路替换掉原来的电阻值，不断挑选电阻，找到最逼近实验结果的值
3：根据仿真电路进行焊接，完成之后对电路进行功能检测，分别挑选频率为100hz，1khz，10khz的电源进行输入检测，观察输出的波形，并进行实验记录
四：实验电路
图1.1仿真电路设计
图1.2电路波特图
五：实验测量
我们用100hz，1khz，10khz三种不同正弦频率信号检测，其仿真与实测电路图如下：
图1.3 f=100Hz 时正弦信号仿真波形图
图1.4 f=100Hz 时正弦信号实测波形图
表1 f=100Hz 时实测结果与仿真数据对比表
分析：由图1.3的仿真波形与图1.4的实测电路波形和表1中的数据可知，输入频率为100Hz 的正弦信号时，该信号能够通过，输入输出波形间有较小相位差和较小衰减。
仿真和实测数据间存在误差，误差值较小，在允许范围内。
数据项目 输入幅值/V 输出幅值/V 衰减/dB 相位差 仿真电路 169.706 167.869 0.0945 0.018π 实测电路
0.468
0.440
0.0536
0π
图1.5 f=1kHz 时正弦信号仿真波形图
图1.6 f=300Hz 时正弦信号实测波形图
表2 f=1kHz时实测结果与仿真数据对比表
数据项目输入幅值/V 输出幅值/V 衰减/dB 相位差
仿真电路169.631 121.047 2.931 0.140π
实测电路0.480 0.328 3.307 0.120π
分析：由图1.5的仿真波形与图1.6的实测电路波形和表2中的数据可知，输入频率为1kHz的正弦信号时，该信号能够通过，输入输出波形间有一定的相位差和衰减。
仿真和实测数据间存在误差，误差值较小，在允许范围内。
图1.7 f=10kHz 时正弦信号仿真波形图
图1.8 f=10kHz 时正弦信号实测波形图
表3 f=10kHz 时实测结果与仿真数据对比表
分析：由图1.7的仿真波形与图1.8的实测电路波形和表3中的数据可知，输入频率为10kHz 的正弦信号时,该信号不能够通过，输入输出波形间有较大的相位差和较大衰减。
仿真和实测数据间存在误差，误差值较小，在允许范围内。
六：实验总结
综合以上三种不同频率的检测分析： 随着输入频率增加，波形相位差逐渐增大，峰值衰减逐渐变大，当输入频率增加到某一值时，输出的峰值远远小于输入波形的峰值，。
这时，电路基本上完全低通滤波器的功能。
数据项目 输入幅值/V 输出幅值/V 衰减/dB 相位差 仿真电路 169.479 9.878 24.689 0.375π 实测电路
0.476
0.032
23.449
0.25π。