二阶有源带通滤波器设计及参数计算
二阶有源带通滤波器设计说明
.专业整理 .摘要在学习《模拟电子技术基础》的基础上，针对课程设计要求，设计一个通带为 0.833KHz 、中心频率为 5KHz 、品质因素为 6、最大增益为 2 的带通滤波器，选择有源滤波器的快速设计法为设计方案，计算出该方案需要的电阻、电容、运算放大器参数，通过 Multisim 软件仿真和电路板的制作，对所选的方案进行调试，验证方案的正确性，并将实际设计的滤波器与仿真得到的滤波器进行比较，分析误差产生的原因。
关键字：带通；滤波器；快速设计法； Multisim 仿真；调试；分析误差.专业整理 .目录引言 (3)1.设计任务及要求 (3)2.方案选择 (3)3.二阶有源带通滤波器理论设计 (4)3.1 简介 (4)3.2 工作原理 (4).专业整理 .3.3 传递函数及性能参数 (5)3.4 器件参数的选取 (6)3.5 Multisim仿真及仿真数据处理 (6)4.电路板的制作 (8)4.1 原理图和 PCB 图的绘制 (8)4.2 电路板制作过程 (9)5.电路板的调试 (10)5.1 调试的仪器 (10)5.2 调试过程及结果 (10)5.3 调试所遇到的问题 (13)5.4 调试误差分析 (13)6.结论 (13)谢辞 (15)参考文献 (16)附录·················17·····················引言本论文主要讨论信号的处理电路，其中一种电路称为模拟滤波器，模拟滤波器的主要功能是传送输入信号中有用的频率成分，衰减或抑制无用的频率成分，本文主要研究由电阻、电容和运算放大器组成的有源带通滤波电路，其原理是通过对电容、电阻参数的配置，使得模拟滤波器对频率在通带内的频率分量呈现很小的阻抗，而对频带外的频率分量呈现很大的阻抗，这样当负载电流信号通过该模拟带通滤波器的时候就可以把通带内的信号提取出来，把通带外的信号去除。
阶有源带通滤波器设计及参数计算
滤波器是一种只传输指定频段信号，抑制其它频段信号的电路。
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。
带通滤波器（BPF）（a）电路图(b)幅频特性图1 压控电压源二阶带通滤波器工作原理：这种滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。
典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。
如图1（a）所示。
电路性能参数通带增益中心频率通带宽度选择性此电路的优点是改变Rf和R4的比例就可改变频宽而不影响中心频率。
例．要求设计一个有源二阶带通滤波器，指标要求为：通带中心频率通带中心频率处的电压放大倍数：带宽：设计步骤：1）选用图2电路。
2）该电路的传输函数：品质因数：通带的中心角频率：通带中心角频率处的电压放大倍数：取，则：图2 无限增益多路负反馈有源二阶带通滤波器电路。
二阶RC有源低通高通带阻滤波器的设计_电子技术课程设计报告
电子技术课程设计报告二阶RC有源滤波器的设计目录第一章设计任务与要求 (3)1.1 设计任务 (3)1.2 设计要求 (3)第二章设计方案 (3)2.1 总方案设计 (3)2.1.1 方案框图 (3)2.1.2 子框图的作用 (3)2.1.3 方案选择 (4)第三章设计原理与电路 (6)3.1 单元电路的设计 (6)3.1.1 原理图设计 (6)3.1.2 滤波器的传输函数与性能参数 (8)3.2 元件参数的计算 (10)3.2.1 二阶低通滤波器 (10)3.2.2 二阶高通滤波器 (10)3.2.3 二阶带通滤波器 (10)3.2.4 二阶带阻滤波器 (11)3.2 元器件选择 (11)3.3 工作原理 (12)第四章电路的组装与调试 (12)4.1 MultiSim电路图 (13)4.2 MultiSim仿真分析 (15)第五章设计总结 (19)附录 (20)附录Ⅰ元件清单 (20)附录Ⅱ Protel原理图 (20)附录Ⅲ PCB图（正面） (21)附录Ⅳ PCB图（反面） (22)参考文献 (23)第一章设计任务与要求1.1 设计任务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、带阻)；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。
1.2 设计要求1、分别设计二阶RC低通、高通、带通、带阻滤波器电路，计算电路元件参数，拟定测试方案和步骤；2、在multisim里仿真电路，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；5、写出设计报告。
第二章设计方案2.1 总方案设计2.1.1方案框图图2.1.1 RC 有源滤波总框图2.1.2子框图的作用1 RC 网络的作用在电路中RC 网络起着滤波的作用，滤掉不需要的信号，这样在对波形的选取上起着至关重要的作用，通常主要由电阻和电容组成。
二阶有源滤波器全参数计算
二阶有源滤波器设计一．滤波器类型按照在f=f0附近的频率特性，可将滤波器分为以下三种：1.巴特沃兹响应优点：巴特沃兹滤波器提供了最大的通带幅度响应平坦度，具有良好的综合性能，其脉冲响应优于切比雪夫，衰减速度优于贝塞尔。
缺点：阶跃响应存在一定的过冲和振荡。
2.切比雪夫响应优点：与巴特沃兹相比，切比雪夫滤波器具有更良好的通带外衰减。
缺点：通带内纹波令人不满，阶跃响应的振铃较严重。
3.贝塞尔响应优点：贝塞尔滤波器具有最优的阶跃响应——非常小的过冲及振铃。
缺点：与巴特沃兹相比，贝塞尔滤波器的通带外衰减较为缓慢。
（注意：巴特沃兹及贝塞尔响应的3dB衰减位于截止频率处。
而切比雪夫响应的截止频率定义为响应下降至低于纹波带的频点频率。
对于偶数阶滤波器而言，所有纹波均高于0dB的直流响应，因此截止频点位于0dB衰减处；而对于奇数阶滤波器而言，所有纹波均低于0dB的直流响应，因此截止频点定义为低于纹波带最大衰减点。
）二．最常用的有源极点对电路拓扑1.MFB拓扑也称为无限增益拓扑或Rauch拓扑；适用于高Q值高增益电路；其对元件值的改变敏感度较低。
2.Sallen-Key拓扑下列情况时，使用效果更佳：对增益精度要求较高；采用了单位增益滤波器；极点对Q值较低（如：Q<3）；（特例：某些高Q值高频率滤波器若采用MFB拓扑，则C1值须很小以得到合适的电阻值。
而由于寄生电容干扰使得低容值将导致极大干扰）。
（注意：MFB拓扑不能用于电流反馈型运放，而S-K拓扑电压、电流反馈型运放均可；差分放大器只能采用MFB拓扑；S-K拓扑的运放输出阻抗随频率增加而增加，故通带外衰减能力受限，而MFB拓扑则无此问题。
）三．滤波器设计步骤1.根据应用场合确定滤波器响应类型和电路拓扑；2.确定截止频率、阶数、Q值等参数，通过滤波器设计软件得到电路及相应R、C参数；3.通过仿真实现并检验上步得到的电路能否满足设计参数要求，并进行相应优化修改；（优化方法：等比例缩放法。
二阶有源带通滤波电路
二阶有源带通滤波电路二阶有源带通滤波电路是一种常见的电子电路，它能够在一定频率范围内通过信号，同时阻隔其他频率的信号，常用于音频处理、通信系统等方面。
本文将从以下几个方面详细阐述二阶有源带通滤波电路的原理、设计和应用。
第一步，阐述有源滤波器的基本原理。
有源滤波器是利用运算放大器的放大作用来实现滤波的电路，因此其具有较高的增益和稳定性，能够在较宽的频率范围内实现滤波，同时还能够通过调整电路参数来实现所需的滤波特性。
基本的有源滤波器包括有源低通滤波器、有源高通滤波器、有源带通滤波器和有源带阻滤波器。
第二步，讲解二阶有源带通滤波电路的设计。
在二阶有源带通滤波电路中，通常采用两个运算放大器进行级联，构成一个二阶电路结构。
在电路的输入端和输出端之间，通过一个带通滤波器来实现所需的频率范围内的有源增益，同时阻隔其他频率范围的信号。
该电路的设计主要包括电路参数的选择和运算放大器的配置等方面。
在参数设计时需要确保所选参数能够滤除杂波和噪声的同时保持信号的快速响应，同时在运算放大器的配置中要考虑放大器的增益和带宽等特性。
第三步，介绍有源带通滤波器的应用。
有源带通滤波器广泛应用于音频处理、无线通信系统、雷达信号处理等方面。
在音频处理中，可以通过有源带通滤波器来实现音乐合成、均衡器、调音台等功能，使得音频效果更加优美；在无线通信系统中，有源带通滤波器不仅能够滤除杂波和噪声，还能够增强所需频段的信号强度，提高系统的信号传输质量；在雷达信号处理中，有源带通滤波器能够滤除多普勒杂波和敌我干扰等干扰信号，提高雷达探测和目标识别的准确性。
通过以上三个方面的介绍，我们可以基本了解二阶有源带通滤波电路的原理、设计和应用。
二阶有源带通滤波电路在电子技术领域中有着广泛的应用，可以有效地滤除杂波、噪声和干扰信号，保持所需信号的清晰度和稳定性。
模电课程设计二阶有源带通滤波器
课程设计任务书学生姓名：XXX 专业班级：电信XX指导教师：曾刚工作单位：信息工程学院题目：有源带通滤波器初始条件：具备模拟电子电路的理论知识；具备模拟电路基本电路的设计能力；具备模拟电路的基本调试手段；自选相关电子器件；可以使用实验室仪器调试。
要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、设计一个有源带通滤波器。
2、通带范围为50HZ-20KHZ，带内电压变化小于。
3、自制直流电源。
4、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书时间安排：十八周一周，其中3天硬件设计，2天硬件调试指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (I)1 有源带通滤波器理论设计 (1)简介 (1)工作原理 (1)二阶有源滤波器设计方案 (2)1.3.1原理图 (2)1.3.2低通滤波电路 (2)1.3.3高通滤波电路 (3)1.3.4原件参数选取 (4)2 二阶有源滤波器实际仿真与测试 (5)3 误差分析 (7)元器件误差 (7)运放的性能 (7)仪器误差 (7)直流稳压电源供电误差 (7)4 直流稳压电源设计 (8)5 心得体会 (9)参考文献 (10)致谢 (11)摘要在《模拟电子技术基础》的学习基础上，针对课设要求，设计有源带通滤波器，计算出符合条件要求的原件参数，通过Multisim仿真和焊接完电路后的实际测量数据，验证参数的取值。
关键词：有源带通滤波器参数Multisim仿真1 有源带通滤波器理论设计简介带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带阻滤波器的概念相对。
一个模拟带通滤波器的例子是电阻-电感-电容电路(RLC circuit)。
这些滤波器也可以用低通滤波器同高通滤波器组合来产生.工作原理一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带，例如在通带内没有增益或者衰减，并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。
二阶有源带通滤波器设计及参数计算
之阳早格格创做滤波器是一种只传输指定频段旗号，压造其余频段旗号的电路.滤波器分为无源滤波器与有源滤波器二种：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:普遍由集成运搁与RC搜集形成，它具备体积小、本能宁静等便宜，共时，由于集成运搁的删益战输进阻抗皆很下，输出阻抗很矮，故有源滤波器还兼有搁大与慢冲效率. 利用有源滤波器不妨超过有用频次的旗号，衰减无用频次的旗号，压造搞扰战噪声，以达到普及疑噪比或者选频的手段，果而有源滤波器被广大应用于通疑、丈量及统造技能中的小旗号处理.从功能去上有源滤波器分为：矮通滤波器（LPF）、下通滤波器（HPF）、戴通滤波器（BPF）、戴阻滤波器（BEF）、齐通滤波器（APF）.其中前四种滤波器间互有通联，LPF与HPF间互为对于奇闭系.当LPF的通戴截行频次下于HPF的通戴截行频次时，将LPF与HPF相串联，便形成了BPF，而LPF与HPF并联，便形成BEF.正在真用电子电路中，还大概共时采与几种分歧型式的滤波电路.滤波电路的主要本能指标有通戴电压搁大倍数AVP、通戴截行频次fP及阻僧系数Q等.戴通滤波器（BPF）（a）电路图(b)幅频个性图1 压控电压源二阶戴通滤波器处事本理：那种滤波器的效率是只允许正在某一个通频戴范畴内的旗号通过，而比通频戴下限频次矮战比上限频次下的旗号均加以衰减或者压造.典型的戴通滤波器不妨从二阶矮通滤波器中将其中一级改成下通而成.如图1（a）所示. 电路本能参数通戴删益核心频次通戴宽度采用性此电路的便宜是改变Rf战R4的比率便可改变频宽而没有效率核心频次.例．央供安排一个有源二阶戴通滤波器，指标央供为：通戴核心频次通戴核心频次处的电压搁大倍数：戴宽：安排步调：1）采用图2电路.2）该电路的传输函数：本量果数：通戴的核心角频次：通戴核心角频次处的电压搁大倍数：与，则：图2 无限删益多路背反馈有源二阶戴通滤波器电路。
二阶有源低通滤波器参数计算
二阶有源低通滤波器参数计算二阶有源低通滤波器是一种常用的电子滤波器，它可以对输入信号进行滤波，将高频信号抑制，只保留低频信号。
本文将介绍二阶有源低通滤波器的参数计算方法。
我们需要确定二阶有源低通滤波器的截止频率和品质因数。
截止频率是指在该频率以下，滤波器的增益开始下降。
品质因数则表征了滤波器的衰减速度和频率响应的尖锐程度。
截止频率的计算方法如下：1. 首先，确定所需的截止频率（以赫兹为单位），记为f_cutoff。
2. 根据所给的电阻和电容数值，计算截止频率f_cutoff对应的角频率ω_cutoff，公式为：ω_cutoff = 1 / (R1 * C1)。
3. 将角频率转换为赫兹，公式为：f_cutoff = ω_cutoff / (2 * π)。
品质因数的计算方法如下：1. 首先，确定所需的品质因数，记为Q。
2. 根据所给的电阻和电容数值，计算品质因数Q对应的角频率带宽BW，公式为：BW = 1 / (R2 * C2)。
3. 计算品质因数Q，公式为：Q = ω_cutoff / BW。
在确定了截止频率和品质因数之后，我们还需要计算滤波器的放大倍数。
放大倍数决定了滤波器在截止频率附近的增益衰减情况。
放大倍数的计算方法如下：1. 首先，确定所需的放大倍数，记为A。
2. 根据所给的电阻和电容数值，计算放大倍数A对应的增益K，公式为：K = 1 + (R2 / R1)。
3. 计算放大倍数A，公式为：A = K * (1 + (R3 / R4))。
我们还需要计算滤波器的输入和输出阻抗。
输入阻抗决定了滤波器对输入信号的影响程度，输出阻抗则决定了滤波器输出信号的稳定性。
输入阻抗的计算方法如下：1. 首先，确定所给的电阻和电容数值，计算输入阻抗Z_in，公式为：Z_in = R1。
输出阻抗的计算方法如下：1. 首先，确定所给的电阻和电容数值，计算输出阻抗Z_out，公式为：Z_out = R2。
总结起来，二阶有源低通滤波器的参数计算包括截止频率、品质因数、放大倍数、输入阻抗和输出阻抗的计算。
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滤波器是一种只传输指定频段信号，抑制其它频段信号的电路。
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。
带通滤波器（BPF）
（a）电路图(b)幅频特性
图1 压控电压源二阶带通滤波器
工作原理：这种滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。
典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。
如图1（a）所示。
电路性能参数
通带增益
中心频率
通带宽度
选择性
此电路的优点是改变Rf和R4的比例就可改变频宽而不影响中心频率。
例．要求设计一个有源二阶带通滤波器，指标要求为：
通带中心频率
通带中心频率处的电压放大倍数：
带宽：
设计步骤：
1）选用图2电路。
2）该电路的传输函数：
品质因数：
通带的中心角频率：
通带中心角频率处的电压放大倍数：
取，则：
图2 无限增益多路负反馈有源二阶带通滤波器电路
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