高通有源滤波器
有源高通滤波器电路设计(1000Hz截止频率)
长沙学院课程设计说明书题目有源高通滤波器电路设计系(部) 电子与通信工程系专业(班级) 电气工程及其自动化姓名学号指导教师起止日期模拟电子技术课程设计任务书系（部）：电子与通信工程系专业：电气工程及其自动化指导教师：长沙学院课程设计鉴定表目录摘要 (5)1．电路设计 (6)1.1．电路元件及参数的选择 (6)1.2．电路原理图绘制 (6)2．电路的仿真 (7)2.1．使用Multisim9仿真波特图示仪 (7)2.2．使用Multisim9仿真示波器 (7)2.2.1．输入信号频率小于截止频率时的仿真 (7)2.2.2．输入信号频率等于截止频率时的仿真 (8)2.2.3．输入信号频率大于截止频率时的仿真 (8)参考文献 (9)设计总结 (9)摘要滤波器是一种能使有用信号通过而大幅抑制无用信号的电子装置。
常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。
以往这种滤波电路主要采用无源R、L和C组成，20世纪60年代以来，集成运放获得了迅速发展，由它和R、C组成的有源滤波电路，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。
此外，由于集成运放的开环电压和输入阻抗均很高，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。
但是，集成运放的带宽有限，所以目前有源滤波电路的工作频率难以做的很高，以及难于对功率信号进行滤波，这是它的不足之处。
]1[在实际电子系统中，有源滤波器运用广泛，输入信号往往是含有多种频率成分的复杂信号，可能还会混入各种噪声、干扰及其它无用频率的信号，因此需要设法将有用频率信号挑选出来、将无用信号频率抑制掉。
完成此任务需要具有选频功能的电路。
本文主要内容是设计一个能阻挡低频信号、输出高频信号的有源高通滤波电路，以及利用Multisim9对电路进行仿真。
本电路所用到的运算放大器LM741EN，它的管脚1和5为调零端，管脚2为运放反相输入端，管脚3为同相输入端，管脚6为输出端，管脚7为正电源端，管脚4为负电源端，管脚8为空端。
高通滤波器设计原理
高通滤波器设计原理在电子领域中，滤波器是一种广泛应用的电路元件，它可以用来分离不同频率的信号或抑制特定频率的噪声。
高通滤波器是常见的一种滤波器类型，主要用于通过并丢弃低频信号或噪声而传递高频信号。
本文将介绍高通滤波器的设计原理及其在电路中的应用。
高通滤波器的设计原理基于其频率响应特性。
该滤波器传递高频信号而阻塞低频信号，其工作频率范围可根据设计要求而调整。
常见的高通滤波器包括RC高通滤波器和RL高通滤波器，它们通过电容（C）和电阻（R）的组合来实现对信号的滤波。
在RC高通滤波器中，电容和电阻串联连接，信号输入端接在电容侧，输出端则接在电阻与电容的连接处。
当输入信号为低频时，电容通过高阻抗，导致信号被阻塞；而当输入信号为高频时，电阻通过低阻抗，允许高频信号通过。
因此，RC高通滤波器能够实现对低频信号的滤除，保留高频信号。
另一方面，RL高通滤波器则是通过电感（L）和电阻的串联来实现滤波功能。
当输入信号为低频时，电感透过低阻抗，导致信号通过；而当输入信号为高频时，电感通过高阻抗，从而阻止低频信号的传递。
因此，RL高通滤波器也能有效地滤除低频成分，传递高频信号。
在设计高通滤波器时，需要根据预期的滤波效果和频率响应要求选择合适的电容、电阻或电感数值。
通过合理地调整这些元件的数值，可以实现对不同频率信号的滤波，从而满足特定的应用需求。
高通滤波器在电路设计中有着广泛的应用。
例如，在音频设备中，高通滤波器可以用来去除低频噪声，提高音频的清晰度；在通信系统中，高通滤波器可以帮助传递高频信号，提高信号的质量。
此外，在雷达系统、无线通信和传感器网络等领域，高通滤波器也扮演着重要的角色。
总之，高通滤波器作为一种常见的滤波器类型，在电子领域具有重要的应用。
通过了解其设计原理和工作原理，可以更好地应用高通滤波器来实现信号处理和滤波功能，为电路设计和系统优化提供有力支持。
1。
二阶高通有源滤波器
学号09700113模拟电子技术基础设计说明书设计二阶高通有源滤波器起止日期：2011年12月24日至2011年12月31日学生姓名李炯班级09电信1班成绩指导教师(签字)电子与信息工程系2011年12月29日目录第一章设计任务及要求............................................................................................................. - 2 -1.1、主要技术指标..................................................................................................................... - 2 -1.2、设计内容及要求................................................................................................................. - 2 -第二章滤波器基本理论............................................................................................................. - 3 -2.1、滤波器的有关参数............................................................................................................. - 3 -2.2、有源滤波和无源滤波......................................................................................................... - 3 -第三章设计原理及方案............................................................................................................. - 5 -2.1、设计原理............................................................................................................................. - 5 -2.2、设计方案............................................................................................................................. - 6 -第四章二阶高通滤波器电路仿真............................................................................................. - 7 -4.1、参数选择............................................................................................................................. - 7 -4.2、调试..................................................................................................................................... - 7 -第五章参数设计及器件............................................................................................................. - 9 -5.1、参数计算............................................................................................................................. - 9 -5.2、器件选择............................................................................................................................. - 9 -第六章设计心得体会............................................................................................................... - 10 -第一章设计任务及要求1.1、主要技术指标工作电压：+12V、-12V；截止频率：20kHz；系统增益：0dB1.2、设计内容及要求1、根据课题，拟定设计方案，简述电路工作原理；2、根据技术指标，完成单元电路的设计计算，元器件合理选择，并用仿真软件绘制电路图；3、对调试过程中出现的问题应作分析，写出故障原因及如何排除；4、列出元器件明细表；写出设计心得体会。
常见低通、高通、带通三种滤波器的工作原理
滤波器滤波器是对波进行过滤的器件，是一种让某一频带内信号通过，同时又阻止这一频带外信号通过的电路。
滤波器主要有低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器三种，按照电路工作原理又可分为无源和有源滤波器两大类。
今天，小编主要对低通、高通还有带通三种滤波器做以下简单的介绍，希望电子爱好者的朋友们看完有一点小小的收获。
低通滤波器电感阻止高频信号通过而允许低频信号通过，电容的特性却相反。
信号能够通过电感的滤波器、或者通过电容连接到地的滤波器对于低频信号的衰减要比高频信号小，称为低通滤波器。
低通滤波器原理很简单，它就是利用电容通高频阻低频、电感通低频阻高频的原理。
对于需要截止的高频，利用电容吸收电感、阻碍的方法不使它通过；对于需要放行的低频，利用电容高阻、电感低阻的特点让它通过。
最简单的低通滤波器由电阻和电容元件构成，如下图。
该低通滤波器的作用是让低于转折频率f。
的低频段信号通过，而将高于转折频率f。
的信号去掉。
这一低通滤波器的工作原理是这样：当输入信号Vin中频率低于转折频率f。
的信号加到电路中时，由于C的容抗很大而无分流作用，所以这一低频信号经R输出。
当Vin中频率高于转折频率f。
时，因C的容抗已很小，故通过R的高频信号由C分流到地而无输出，达到低通的目的。
这一RC低通滤波器的转折频率f。
由下式决定：低通滤波器除这种RC电路外，还可以是LC等电路形式。
高通滤波器最简单的高通滤波器是“一阶高通滤波器”，它的的特性一般用一阶线性微分方程表示，它的左边与一阶低通滤波器完全相同，仅右边是激励源的导数而不是激励源本身。
当较低的频率通过该系统时，没有或几乎没有什么输出，而当较高的频率通过该系统时，将会受到较小的衰减。
实际上，对于极高的频率而言，电容器相当于“短路”一样，这些频率，基本上都可以在电阻两端获得输出。
换言之，这个系统适宜于通过高频率而对低频率有较大的阻碍作用，是一个最简单的“高通滤波器”，如下图。
这一电路的工作原理是这样：当频率低于f。
有源滤波器工作原理
有源滤波器工作原理有源滤波器是一种电子滤波器，它使用有源元件（如放大器）来增强和调节电路的信号。
有源滤波器可以分为两种类型：有源低通滤波器和有源高通滤波器。
1. 有源低通滤波器工作原理：有源低通滤波器可以将高频信号滤除，只保留低频信号通过。
它的工作原理基于放大器和电容的组合。
放大器将输入信号放大，然后通过电容器将高频信号分流到地，只有低频信号能够通过电容器到达输出端。
这样，输出信号就只包含低频成分了。
2. 有源高通滤波器工作原理：有源高通滤波器可以将低频信号滤除，只保留高频信号通过。
它的工作原理也是基于放大器和电容的组合。
放大器将输入信号放大，然后通过电容器将低频信号分流到地，只有高频信号能够通过电容器到达输出端。
这样，输出信号就只包含高频成分了。
有源滤波器的工作原理可以通过以下步骤详细描述：步骤1：输入信号传入放大器首先，输入信号被传入有源滤波器的放大器。
放大器可以是运算放大器（Op-Amp）等有源元件，它会放大输入信号的幅度。
步骤2：放大器增益调节放大器可以通过调节增益来控制输出信号的幅度。
增益的调节可以通过改变放大器的电阻或电容来实现。
步骤3：滤波器电容选择根据滤波器的类型（低通或高通），选择适当的电容器。
对于低通滤波器，电容器的容值应足够大以允许低频信号通过，而对于高通滤波器，电容器的容值应足够小以阻止低频信号通过。
步骤4：滤波器频率调节通过选择适当的电容器和电阻值，可以调节滤波器的截止频率。
截止频率是指滤波器开始滤除信号的频率。
对于低通滤波器，截止频率越低，滤除的高频信号越多；对于高通滤波器，截止频率越高，滤除的低频信号越多。
步骤5：输出信号获取经过放大器和滤波器的处理后，输出信号可以从有源滤波器的输出端获取。
输出信号将只包含滤波器允许通过的频率成分。
总结：有源滤波器是一种利用有源元件放大器和电容器组合的电子滤波器。
有源低通滤波器通过滤除高频信号，只保留低频信号；有源高通滤波器通过滤除低频信号，只保留高频信号。
巴特沃斯有源高通滤波器的设计
昆明理工大学课程设计说明书课题名称：巴特沃斯有源高通滤波器的设计专业名称：电子信息工程学生班级：09级电信三班学生姓名：周剑彪学生学号：200911513339指导老师：王庆平设计时间：2011年6月23日第一部分：题目分析及设计思路(一)、滤波器简介滤波器是一种对信号有处理作用的器件或电路。
主要作用是：让有用信号尽可能无衰减的通过，对无用信号尽可能大的衰减。
滤波器按照所处理的信号，可以分为：模拟滤波器和数字滤波器；按照信号的频段，可以分为：低通、高通、带通和带阻滤波器四种；按照所采用的原件，也可以分为：无源滤波器和有源滤波器。
用来说明滤波器性能的技术指标主要有：中心频率f0，即工作频带的中心；带宽BW；通带衰减，即通带内的最大衰减阻带衰减等。
(二)巴特沃斯滤波器简介巴特沃斯滤波器是电子滤波器的一种。
巴特沃斯滤波器的特点是通频带的频率响应曲线最平滑。
这种滤波器最先由英国工程师斯替芬〃巴特沃斯（Stephen Butterworth）在1930 年发表在英国《无线电工程》期刊的一篇论文中提出的。
一级至五级巴特沃斯低通滤波器的响应如下图所示：巴特沃斯滤波器的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零。
在振幅的对数对角频率的波特图上，从某一边界角频率开始，振幅随着角频率的增加而逐步减少，趋向负无穷大。
(三)、巴特沃斯有源高通滤波器优化设计设计目的掌握滤波器的基本概念；掌握滤波器传递函数的描述方法；掌握巴特沃斯滤波器的设计方法；设计一个巴特沃斯滤波器，其技术指标为：（1）阻带截止频率： fc = 1kHz ；（2）通带放大倍数：Aup =2；（3）品质因素：Q = 1；（4）阻带最小衰减率：-25dB。
设计要求：（1）确定传递函数；（2）给出电路结构和元件参数；（运算放大器可以选择）（3）利用PSPICE 软件对电路进行仿真，得到滤波器的幅频响应，是否满足设计指标；第二部分：电路原理分析及基本电路图（一）确定传递参数：二阶高通滤波器的通带增益截止频率，它是二阶高通滤波器通带与阻带的界限频率。
有源高通滤波器设计
新疆大学课程设计报告所属院系：电气工程学院专业：课程名称：模拟电子技术课程设计设计题目：有源高通滤波器的设计班级：姓名：学生学号：指导老师 :完成日期： 2014.06.20 课程设计题目：有源高通滤波器的设计要求完成的内容：设计一个有源高通滤波器。
技术指标要求为：下限截止频率为fL =100Hz，通带电压放大增益|Av|=5，在f = 0.1fL时，幅值衰减大于50dB 。
建议运算放大器选取（LM741或LM353）。
要求：（1）根据设计要求，确定电路的设计方案，初选电路元器件，设置参数。
（2）仿真分析、测量电路的相关参数，修改、复核，使之满足设计要求。
（3）综合分析计算电路参数，验证满足设计要求后，认真完成设计报告。
评分标准：（1）设计思路是否清晰；（2）单元电路正确与否；（3）整体电路是否完整及满足设计要求；（4）说理说明是否正确；（5）报告格式及版面是否清晰；（6）答辩过程中回答问题是否正确。
指导教师评语：评定成绩为：指导教师签名： 2014年 6月 20 日有源高通滤波器的设计滤波器简介及其原理1.滤波器简介滤波器是减少或消除谐波对电力系统影响的电气部件，广泛应用于电力系统、通信发射机与接收机等电子设备中，它能减弱或消除谐波的危害，对无用信号尽可能大的衰减，让有用信号尽可能无衰减的通过，从而纠正信号波形畸变。
所以，无论信号的获取、传输，还是信号的处理和交换都离不开滤波技术。
2.滤波器原理滤波器是一个二端口网络，实现对输入信号的某些频率选择性通过的功能，而使其它频率的信号受到衰减或抑制。
实现这些功能的网络是振荡回路，即由RLC元件或RC元件构成的滤波器，也可以是由RC元件和有源器件构成的有源滤波器。
然后通过有源器件集成运放放大，实现滤波放大功能。
一．设计方案基本原理：根据滤波器基本原理的介绍，可得出基本框图，如图1所示：图1有源高通滤波器的原理图而此次所要设计的有源高通滤波器要求通带电压放大增益|Av|=5，在f = 0.1f L 时，幅值衰减大于50dB 。
二阶有源高通滤波器
目录一、设计任务与要求1.1、设计任务1.2、设计及要求二、设计方案与比较2.1、设计方案2.2、设计方案比较三、电路原理与分析3.1、设计原理3.2、设计分析四、制作与调试4.1、课题制作4.2、调试4.3、调试结果4.4、实验数据表:五、参数计算及器件选择5.1、参数计算5.2、器件选择六、器件清单及所用设备七、实验总结八、参考文献一、设计任务与要求1.1、设计任务设计一个下限截止频率f L=100Hz的二阶有源高通滤波器。
1.2、设计要求初步掌握一般电子电路设计的方法，得到一些工程设计的初步训练，并为以后的专业课学习奠定良好的基础。
利用教材中有源滤波器的理论知识，并查阅必要的资料设计一个二阶有源高通滤波器。
此外，通过对电子技术的综合运用，使学到的理论知识相互融会贯通，在认识上产生一个飞跃。
二、设计方案与比较2.1、设计方案图（a）是一个二阶高通滤波器。
图中虚线部分是一个无源二阶高通滤波器电路，为了提高它的滤波性能和带负载的能力，将该无源网络接入由运放组成的放大电路，组成二阶有源RC高通滤波器。
高通滤波电路的传递函数为:2.2、设计方案比较1、压控电压源二阶高通滤波器图（b）所示，电路中既引入了负反馈，又引入了正反馈。
当信号频率趋于零食，反馈很弱；当信号频率趋于无穷大时，由于RC的电抗很大，因而Up（s）趋于零。
所以，只要正反馈引入的当，就既可能在f=f0时使电压放大倍数数值增大，又不会因负反馈过强而产生自激振荡。
同相输入端电位控制由集成运放和R1、R2组成的电压源，故称为压控电压滤波电路。
同时该电路具有减少、增益稳定、频率范围宽等优点。
电路中C、R构成反馈网络。
电路如图（b）所示，其传输函数为：图（b）压控电压源二阶高通滤波器图（c）无限增益多路负反馈二阶高通滤波器2、无限增益多路负反馈二阶高通滤波器电路图如图（c）所示，该电路的传输函数为：根据指导老师所提供的元件及滤波效果的不同可选用压控电压源二阶高通滤波器。
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7. 信号检测与处理电路
-30 -40dB/十倍频
Q=10 5 21
0.707 0.5
幅频特性曲线
1
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7. 信号检测与处理电路
一阶低通
一阶高通
电路 + _
通带 增益
– +
C—断
++ __ 高短低断
_
+
+
C—短 _
（1） 电路组成
+
_
（2） 电路性能分析
_
++ _
a. 电路的传递函数
令 s=jω
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7. 信号检测与处理电路 Z1(s)
式中
+
_
故
Z2(s)
_ ++
_
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7. 信号检测与处理电路
_
+ _
++ _
C—短
式中
通带增益
截止角频率
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7. 信号检测与处理电路
令 s=jω
b. 滤波器的频率特性
+
_
_ ++
_
式中
称为滤波器的截止频率 故称之为一阶RC高通有源滤波器
模拟电子技术
7. 信号检测与处理电路
由
得
c. 滤波器的幅频特性
+
_
d. 相频特性
_ ++
_
模拟电子技术
7. 信号检测与处理电路
滤波器的幅频特性 20lg|A(jω)|/dB 幅频特性曲线
3dB
-20dB/十倍频
0
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7. 信号检测与处理电路
实际低通滤波器的幅频特性
A 通带
过渡带
阻带
0.707
实际特性
理想特性
0
f
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7. 信号检测与处理电路
7.3.3 高通有源滤波器
(1) 低通与高通电路的对偶关系
R换成C
·
·
·
C换成R
模拟电子技术
·
7. 信号检测与处理电路
7.3.3 高通有源滤波器
1. 一阶高通有源滤波器
7. 信号检测与处理电路
7.3 有源滤波器
7.3.1 滤波器的基础知识 7.3.2 低通有源滤波器 7.3.3 高通有源滤波器
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7. 信号检测与处理电路
信号检测系统基本框图
A/D
传 感 器
前 置 放
滤 波 器
增 益 调 整
采 样 保 持
转 换 器
大
器
计 算 机 系 统 总 线
控制电路
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截止 频率
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谢 谢！
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