二阶RC无源低通滤波器仿真
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。
二阶压控型低通滤波器的设计
目录实验目的--------------－－--－--－----------------------－---－---------－------------－-------－---－---－-－-----－－－--－------- 3实验要求--－-－-－--－-------------－----－---－-－---－-－--－------－--－----－－--－---------－－--－--－-－-－-------－------－－-------- 3实验原理------－---------－－－--－－-----－-－----－--－－-----－-－------－-－-－----－--－------－---------－-----－－-－-－－－--------－-- 3滤波器基础知识简介---－--－----------－－-----－--－---------－--－----－--－-－--－----－-－----------------－-- 3有源低通滤波器（LPＦ）--－-－－---------－--－----－－-－--------－--------------－--------－------－-－-－--- 4二阶压控型低通滤波器-－--－-----－-－----－-----－---－－－--------－－－-－-－－-----－--------－-------－－-－-－－ 4实验设计－－-－--------－－------－-－--------------－-－----－－－-----－-－－-----－--－－-－----－---－－-------－－－－--－-－-------－--－--－- ５仿真分析--－-－---－---－--------－－----------－--－-－--－－－-----－－----－-－--－-------－--－－-－------－-－----------－----－-----－--- 6仿真电路----－----－--－----------－－－－------－------－-－--－-－-------－－-------－-----－－-－－--－---－-----－-－--－--－--－-－－---- 6实验结果-----－--－－--－-－-－--－-----－---－----－-－－-－-－--------－----------－----－---－--------－－－－--－－--－-----－------－-－- 7波特图仪显示-－--－－----－---－---－----－------------－－--------------－－－--－－-－－－------－--－------－-－--－-－－-----－－7AＣ交流分析显示-------－---－---------－－－--------－-－-－－------－-－-----－--－-－--－--------------－--－------- ９实验结果分析－-----－---－----－---－-－----－------－--－－－－－---－-－－-－---------------－－------－---－-----－--------－--－13理论计算－-----------－－---－---－-－－-－－－－---－-------－--------－------------－－－-－---－------－------－------－----－----－１3实验结果比较与分析－－－---－－--－----－-－--－-－--------－--－-----－-－-－---－--－----－－--－---------－--－-----－1３实验结论--－----－---－-------－-----－-－-－－－-－-----------－--－---－-------－－-－-－--－-－--－----－-－----－-----－--－－--－--－----－--- 14参考文献－－--－------－－-－----－---－--－-－-－------－--－－--------－－-－---－-----－-－-----－-----－-－----－----－-－---－-------－-－---－14实验目的：1、熟悉由集成运放和阻容元件组成的有源滤波器的原理；2、学习运用传递函数法分析有源滤波器的频率响应；3、学习RC有源滤波器的设计及电路调试方法;4、学习利用Multiｓim仿真软件进行电路仿真分析。
无源滤波器的设计及仿真研究
无源滤波器的设计及仿真研究无源滤波器是一种滤波器，以被动元件（电阻、电感、电容等）构成，不需要外部电源驱动。
它在许多电子电路中被广泛应用，可以对电路信号进行滤波、放大、衰减等处理。
在本篇文章中，我们将介绍无源滤波器的设计及仿真研究方法。
首先，无源滤波器的设计需要确定滤波器的类型和特性。
常见的无源滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
根据实际需求选择合适的滤波器类型。
其次，根据设计要求和滤波器类型选择合适的滤波器传输函数。
传输函数可以决定滤波器的频率响应特性。
常见的传输函数有巴特沃斯(Butterworth)、切比雪夫(Chebyshev)、椭圆(Elliptic)等。
接下来，根据选择的传输函数和滤波器类型，推导滤波器的网络结构。
无源滤波器的网络结构可以通过阻抗转换、阶梯电阻网络和π型网络等方法实现。
设计完成后，使用电路仿真软件进行无源滤波器的仿真研究。
常用的电路仿真软件有Multisim、PSPICE、LTspice等。
通过仿真研究，可以验证设计的滤波器的性能是否符合要求，进一步优化设计。
在电路仿真软件中，可以设置滤波器的输入信号和理想频率响应，然后观察输出信号的频率响应特性。
根据仿真结果，可以进行一系列的分析和优化，例如：调整电路元素数值、改变滤波器阶数、改变滤波器类型等。
最后，对设计完成的滤波器进行实验验证。
通过实验测量滤波器的频率响应特性，与仿真结果进行比较，评估滤波器的性能。
若有差异，可以进一步对滤波器进行调整和优化。
总结起来，无源滤波器的设计及仿真研究可以分为确定滤波器类型、选择传输函数、推导网络结构、电路仿真研究和实验验证等步骤。
通过设计和仿真优化，可以得到性能符合要求的滤波器。
二阶低通滤波器仿真研究
模拟电子技术基础仿真大作业姓名：高唯峰学号：1090610405专业班级：电气四班电子邮箱：weifenggaofox@ 院系及专业：电气学院电气工程及其自动化2011 年7月6日1课题研究内容 模电仿真作业9-4设计一个二阶低通滤波器。
要求通带增益为2，截止频率为2kHz ，可以选择0.01F μ的电容器，阻值尽量接近实际计算值。
2总体方案采用741A μ型集成运算放大器和RC 低通环节组成二阶低通电路，允许输入信号中低于截止频率的低频或直流分量通过，抑制高频分量。
由Multisim 7进行仿真。
2.1二阶低通滤波器电路设计图1 简单二阶低通滤波器电路原理图普通的二阶低通滤波器（如图）在超过谐振角频率后，幅频特性以-40dB/10倍频的速度下降，比一阶的下降快。
但在通带截止频率至谐振角频率之间的频幅特性下降的还不够快。
考虑上述原因，将RC 低通环节的其中一个电容接到运放的输出端，引入正反馈。
由于在通带内所有电容器可以视为开路，因此改接电容不影响通带电压放大倍数。
根据运放的虚短虚断的性质与叠加定理，列出以下方程：()()o up U s A U s += (1)1()1N U U s sCR+=+ (2)()()()()[()()]0i N N N o U s U s U s U s U s U s sC R R+-----= (3)联立三个方程我们可以得到2()1()()1(3)()o u up i up U s A s A U s A sCR sCR ==+-+ (4) 令j s ω=，则在复频域中的放大倍数为211(3)j ()u up up A A A CR CR ωω=+-- (5)再令1o RC ω=，12o f RC π=，有211(3)j ()u up up o oA A A f f =+--21(3)j()up o of fA f f +--= 1.272H o f f =。
RC二阶滤波电路设计与仿真
RC 频率滤波电路设计学院：通信学院 姓名：张占鹤1.实验目的在电子信息与通信系统中，常常需要从各种信号中选择出所需要的信号，因此广泛使用各种频率滤波器。
最常用的一类滤波器是RC 滤波器。
按照滤波器通过的信号频率来说，可以分为低通滤波器，高通滤波器和带通滤波器。
本实验将设计一个二阶低通滤波电路、二阶高通滤波电路和二阶带通滤波电路，并使其转折角频率与中心角频率满足一定的要求。
并通过计算机程序acap.exe 进行仿真，对所设计的电路加以验证。
2.电路的电气指标2.1低通滤波器电气指标低通滤波器是一种容许低频信号通过并减弱高于截止频率信号通过的滤波器。
低通滤波器的幅频特性如图1所示，其中c ω称为转折角频率。
图1低通滤波器幅频特性 但是对于任何一个实际的低通滤波器，都不可能像理想低通滤波器那样完全阻止高于转折频率的高频信号，而是将高于转折频率的高频信号以一定的衰减系数进行大幅度的衰减，实际的低通滤波器的频率特性曲线如图1右图所示。
其中截至频率就是理想滤波器中的转折频率c ω。
2.2高通滤波器电气指标高通滤波器是一种去掉信号中不必要的低频成分，以衰减低频干扰的滤波器。
理想高通滤波器的频率响应为图2所示，其中c ω称为转折角频率。
低于c ω的信号将不能通过滤波器。
图2高通滤波器幅频特性但是对于任何一个实际的高通滤波器，不可能那样完全阻止对低频信号的通过，而是将高于转折频率的高频信号以一定的衰减系数进行衰减，实际的高通滤波器的频率特性曲线如图2右图所示。
其中3dB截至频率就是理想滤波器中的转ω。
折频率c2.3带通滤波器电气指标带通滤波器是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的滤波器，理想ω被称为中心角频率。
带通滤波器的频率响应如图3所示。
其中图3带通滤波器频率响应一个理想的带通滤波器应该有平稳的通带，同时限制所有通带外频率的波通过。
但是实际上，没有真正意义的理想带通滤波器。
真实的滤波器无法完全过滤掉所设计的通带之外的频率的波。
基于MATLAB的IIR低通滤波器的设计与仿真
摘要数字滤波器实现方法主要有无限冲激响应数字滤波器(IIR)和有限冲激响应数字滤波器(FIR)两种，其中IIR滤器需要执行无限次卷积。
本文的主要内容:叙述了课题的研究背景，简单介绍了当前数字滤波器的实现形式和发展情况。
然后主要是数字滤波器的理论研究。
从原理上理解、分析、研究数字滤波器，并做了MAILAB仿真。
结合课题的要求做数字滤波器的MATLAB设计仿真研究。
数字滤波器，在数字信号处理中有着广泛的应用，因此，无论是在理论研究上还是在如通讯、HDTV(高清晰度电视)、雷达、图象处理、数字音频等实际应用上都有着美好的技术前景和巨大的实用价值。
目录插图清单 (4)引言 (5)第1章绪论 (6)1.1论文研究背景和意义 (6)1.2数字滤波器的发展动态 (6)1.3M ATLAB软件简介 (7)第2章滤波器的原理 (9)2.1滤波原理 (9)2.1.1 经典数字滤波器原理： (9)2.1.2 数字滤波器的概念 (9)2.1.3 经典数字滤波器的分类 (10)2.2 数字滤波器的主要技术指标 (10)2.2.1 特征频率 (10)2.2.2 增益与衰耗 (11)2.2.3 阻尼系数与品质因数 (11)2.2.4 灵敏度 (11)2.2.5群时延函数 (11)第3章模拟低通滤波器的设计 (12)3.1巴特沃兹逼近（最平响应逼近） (12)3.2切比雪夫逼近 (13)3.2.1 I型切比雪夫滤波器 (13)3.2.2 II型切比雪夫滤波器 (14)3.2.3 使用范围 (14)第4章 IIR数字滤波器的基本网络结构 (15)4.1信号流图及其转置定理 (15)4.1.1 数字网络的信号流图数字网络的信号流图表示 (15)4.1.2 信号流图的转置定理： (15)4.2IIR数字滤波器的结构 (16)4.2.1 直接型 (16)4.2.2 正准型（直接Ⅱ型） (17)4.2.3 级联型（串联） (19)4.2.4 并联型 (20)第5章 IIR数字滤波器的设计及MATLAB仿真 (23)5.1IIR数字滤波器的设计 (23)5.1.1 基于冲激响应不变法的IIR数字滤波器设计 (23)5.1.2 基于双线性Z变换法的IIR数字滤波器设计 (23)5.2MATLAB的功能简介 (24)5.3S IMULINK简介 (24)5.4IIR数字滤波器的S IMULINK仿真 (25)结论与展望 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录A 外文文献及其译文 (36)附录B 主要参考文献的题录及摘要 (38)插图清单图4 1运算过程的信号流图表示 (15)图4 2信号流图 (16)图4 3直接I型结构 (17)图4 4直接I型的变形 (18)图4 5直接II型结构 (19)图4 6 好好 (20)图4 7并联型结构 (22)图5. 1 MATLAB主界面 (25)图5. 2 FDATool界面 (26)图5. 3滤波器的幅频响应 (27)图5. 4滤波器的幅频特性与相频特性的比较 (27)图5. 5IIR滤波器的群延时分析 (28)图5. 6 IIR滤波器的冲击响应 (28)图5. 7 IIR滤波器的阶跃响应 (29)图5. 8 IIR滤波器的零极点图 (29)图5. 9 IIR滤波器的系数 (30)图5. 10 kaiser文件的建立 (30)图5. 11 Simulink主界面 (31)图5. 12 Simulink仿真界面图 (31)图5. 13 三种正弦信号的波形 (32)图5. 14 滤波前后的对比 (32)引言信号往往夹杂着噪声及无用信号成分，必须将这些干扰成分滤除。
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。
二.二阶RC有源滤波器的设计——-MultiSim仿真
二阶RC有源滤波器的设计报告滤波器是一种能够使有用频率信号通过，而同时抑制（或衰减）无用频率信号的电子电路或装置，在工程上常用它来进行信号处理、数据传送或抑制干扰等。
有源滤波器是由集成运放、R、C组成，其开环电压增益和输入阻抗都很高，输出阻抗又低，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用，但因受运算放大器频率限制，这种滤波器主要用于低频范围。
设计几种典型的二阶有源滤波电路：二阶有源低通滤波器、二阶有源高通滤波器、二阶有源带通滤波器，研究和设计其电路结构、传递函数，并对有关参数进行计算，再利用multisim 软件进行仿真，组装和调试各种有源滤波器，探究其幅频特性。
经过仿真和调试，本次设计的二阶RC有源滤波器各测量参数均与理论计算值相符，通频带的频率响应曲线平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零，衰减率可达到|-40Db/10oct|,滤波效果很理想。
1965年单片集成运算放大器的问世，为有源滤波器开辟了广阔的前景；70年代初期，有源滤波器发展引人注目，1978年单片RC有源滤波器问世，为滤波器集成迈进了可喜的一步。
由于运放的增益和相移均为频率的函数，这就限制了RC有源滤波器的频率范围，一般工作频率为20kHz左右，经过补偿后，工作频率也限制在100kHz以内。
1974年产生了更高频的RC有源滤波器，使工作频率可达GB/4（GB为运放增益与带宽之积）。
由于R的存在，给集成工艺造成困难，于是又出现了有源C滤波器：就是滤波器由C和运放组成。
这样容易集成，更重要的是提高了滤波器的精度，因为有源C滤波器的性能只取决于电容之比，与电容绝对值无关。
由RC有源滤波器为原型的各类变种有源滤波器去掉了电感器，体积小，Q值可达1000，克服了RLC无源滤波器体积大，Q值小的缺点。
但它仍有许多课题有待进一步研究：理想运放与实际特性的偏差的研究；由于有源滤波器混合集成工艺的不断改进，单片集成有待进一步研究；应用线性变换方法探索最少有源元件的滤波器需要继续探索；元件的绝对值容差的存在，影响滤波器精度和性能等问题仍未解决；由于R存在，集成占芯片面积大，电阻误差大（20%～30%），线性度差等缺点，使大规模集成仍然有困难。