有源滤波器设计范例
有源滤波器设计范例
一、低通滤波器的设计低通滤波器的设计是已知o w （dB 3-截止频率）、LP H 0（直流增益）、Q （在dB 3-截止频率时的电压放大倍数与通带放大倍数数值之比）三个参数来设计电路，可选的电路形式为压控电压源低通滤波器和无限增益多路反馈低通滤波器。
下面分别介绍： （一）二阶压控电压源低通滤波器图1二阶压控电压源低通滤波器原理图由上式可知，可通过先调整1R 来先调整o w ，然后通过调整K 来调整Q 值。
对于巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔三种类型二阶LPF 的Q 值分别为0.707、1、0.56。
1、等值元件KRC 电路设计令R R R ==21和C C C ==21，简化上述各式，则得出的设计方程为由上式可知，LP H 0值依赖于Q 值大小。
为了将增益从现在的old A 降到另一个不同的值new A ，应用戴维南定理，用分压器A R 1和B R 1取代1R ，同时确保o w 不受替换的影响，需符合下式： 电路连接如图2所示。
图2二阶压控电压源低通滤波器等值法原理图2、参考运算放大器应用技术手册 （1）选取C1 （2）1010211C f C w R π==（3）电容扩展系数)1(4102-+=LP H Qm （4）12mC C = （5）QR R 21= （6）QmRR 22=（7）选取A R ，则ALP B R H R ）（10-=00减速率不低于40dB/10频程，截止频率和增益等的误差要求在±10%以内。
设计步骤：1．首先选择电路形式，根据设计要求确定滤波器的阶数n 。
（1）由衰减速率要求20ndB -⨯/十倍倍频≥40dB/十倍频程，算出n =2。
（2）根据题目要求，选择二阶压控电压源低通有源滤波电路形式。
2．根据传输函数等的要求设计电路中相应元器件的具体数值。
（1）根据滤波器的特征频率0f 选取电容C 和电阻R 的值。
电容C 的大小一般不超过1uF ，电阻R 取值为k Ω数量级。
有源RC带通滤波器设计方案
有源RC带通滤波器设计方案一、需要关注的指标：功能指标1.通带带宽(Bandwidth)滤波器通过截止信号的频率界限，一般用绝对频率来表示，也可用中心频率和相对带宽等值来表示。
带通滤波器，中心频率200KHz，带宽25KHz。
2.通带纹波(Passband Ripple):把通带波动的最高点和最低点的差值作为衡量波动剧烈程度的参数，即是通带波纹。
通带波纹导致对于不同频率的信号放大的增益倍数不同，可能输出信号波形失真。
0？巴特沃斯，通带平坦。
3.阻带抑制((Stopband Rejection):即对不需要信号的抑制能力，一般希望尽可能大，并在通带范围内陡峭的下降。
通常取通带外与带宽为一定比值的某一频率的衰减值作为此项指标。
？？4.通带增益(Passband Gain):有用信号通过的能力。
无源滤波器产生衰减，有源滤波器可以产生增益。
？？5.群时延:定义为相位对频率的微分，表征不同频率的信号通过系统时的相位差异。
？？性能指标：1.运算放大器的增益带宽积，GBW对于滤波器的性能来讲，起到了至关重要的作用。
如果设计得到的GBW较小不满足要求，则滤波器将在高频频段出现增益尖峰。
同时为了降低滤波器的整体功耗，GBW又不能选取的太大。
根据当前业界对滤波器的研究，这里我们设定GBW为滤波器工作截止频率的50倍。
2.带通滤波器，中心频率200KHz，带宽25KHz=====》最高截止频率为212.5KHz=====》GBW至少10.625MHz。
3.电流功耗，主要是单个运放的功耗。
4.示例：带宽为2MHz的有源带通滤波器所采用的的运放，1.8V电源电压下，消耗的电流为310uA，中频电压增益为65dB，增益带宽积GBW为160MHz，相位裕度为55度，驱动负载为100K欧，2pF。
5.本项目电源电压3.3V，GBW至少10.625MHz，负载1M欧，10pF，相位裕度大于80，电流<250uA。
6.共模电平,一般设置为电源电压的一半。
有源滤波器设计范例汇总
、低通滤波器的设计低通滤波器的设计是已知w。
（-3dB截止频率）、H OLP（直流增益）、Q （在-3dB截止频率时的电压放大倍数与通带放大倍数数值之比）三个参数来设计电路，可选的电路形式为压控电压源低通滤波器和无限增益多路反馈低通滤波器。
下面分别介绍：（一）二阶压控电压源低通滤波器图1二阶压控电压源低通滤波器原理图H OLP二K =1 空RAQ (1 —K MRCJR2C2+ JR2C2/RG由上式可知，可通过先调整R1来先调整w。
，然后通过调整K来调整Q值。
对于巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔三种类型二阶LPF的Q值分别为0.707、1、0.56。
1、等值元件KRC电路设计令& = & = R和G = C2 = c，简化上述各式，则HOLP”1R AW。
_ RCQ —3- K得出的设计方程为W oR1C1 R2C21R B 由上式可知，H OLP 值依赖于Q 值大小。
为了将增益从现在的 A oid 降到另一个不同的值 A new , 应用戴维南定理，用分压器 R !A 和R IB 取代R I ，同时确保W o 不受替换的影响，需符合下式：电路连接如图2所示图2二阶压控电压源低通滤波器等值法原理图2、参考运算放大器应用技术手册（1）选取C11(3) 电容扩展系数m 二二 -(H OLP -1) 4Q 2(4) C 2 二 mG(5) & =2QRR2Qm(7)选取 R A ，则 R B (( H OLP -1) R ARC =(6) W o K Q=(K -1)R A R1BR IA B = R 1(2)1 2%0。
有源滤波器设计范例综述
一、低通滤波器的设计低通滤波器的设计是已知o w （dB 3-截止频率）、LP H 0（直流增益）、Q （在dB 3-截止频率时的电压放大倍数与通带放大倍数数值之比）三个参数来设计电路，可选的电路形式为压控电压源低通滤波器和无限增益多路反馈低通滤波器。
下面分别介绍： （一）二阶压控电压源低通滤波器图1二阶压控电压源低通滤波器原理图()⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧++-==+==112212212211221101111C R C R C R C R C R C R K Q C R C R w R R K H o A BLP 由上式可知，可通过先调整1R 来先调整o w ，然后通过调整K 来调整Q 值。
对于巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔三种类型二阶LPF 的Q 值分别为0.707、1、0.56。
1、等值元件KRC 电路设计令R R R ==21和C C C ==21，简化上述各式，则⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-==+==K Q RC w R R K H oAB LP31110 得出的设计方程为⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-=-==A B o R K R Q K w RC )1(131 由上式可知，LP H 0值依赖于Q 值大小。
为了将增益从现在的old A 降到另一个不同的值new A ，应用戴维南定理，用分压器A R 1和B R 1取代1R ，同时确保o w 不受替换的影响，需符合下式：⎪⎩⎪⎨⎧=+=111111R R R R R R A A B A B A B oldnew 电路连接如图2所示。
图2二阶压控电压源低通滤波器等值法原理图2、参考运算放大器应用技术手册 （1）选取C1 （2）1010211C f C w R π==（3）电容扩展系数)1(4102-+=LP H Qm （4）12mC C = （5）QR R 21= （6）QmRR 22=（7）选取A R ，则A LP B R H R ）（10-=00的衰减速率不低于40dB/10频程，截止频率和增益等的误差要求在±10%以内。
有源带通滤波器设计
有源带通滤波器设计引言有源带通滤波器是一种常见的滤波器类型，用于滤除特定频率范围内的信号。
本文将介绍有源带通滤波器的设计过程和原理，以及如何使用基本电路元件实现。
有源带通滤波器原理有源带通滤波器是一种组合了放大器和带通滤波器的电路。
通过选择合适的放大器增益和滤波器参数，可以实现在一定频率范围内放大输入信号，并抑制其他频率上的信号。
有源带通滤波器的基本原理是选择适当的带通滤波器作为前馈网络，将放大器的输出信号反馈到滤波器的输入端，以实现对特定频率范围内的信号的放大。
有源带通滤波器设计步骤有源带通滤波器的设计过程可以分为以下几个步骤：步骤1：确定滤波器参数首先需要确定希望滤波器通过的频率范围。
这个范围可以根据具体的应用需求来确定。
同时还需要确定滤波器的截止频率和带宽。
这些参数将在后续的设计中使用。
步骤2：选择放大器根据滤波器的参数和所需增益，选择合适的放大器。
放大器的增益应该满足滤波器要求的放大倍数。
步骤3：设计前馈网络根据所选的放大器和滤波器参数，设计前馈网络。
前馈网络应具有带通滤波器的特性，可以选择不同的滤波器拓扑结构，如巴特沃斯滤波器、椭圆滤波器等。
步骤4：选择反馈电阻选择合适的反馈电阻，以实现对滤波器输出信号的反馈。
步骤5：分析、模拟和优化进行电路分析和模拟，通过调整电路参数来优化滤波器的性能。
可以使用电路仿真软件进行模拟，并使用适当的优化方法来改善滤波器的频率响应和增益特性。
步骤6：实现电路根据设计结果，通过选取合适的电路元件来实现滤波器电路。
注意选择适当的操作放大器供电电压和电源。
有源带通滤波器设计示例下面是一个示例设计过程，以说明有源带通滤波器的设计思路。
步骤1：确定滤波器参数假设我们希望设计一个有源带通滤波器，通过频率范围为1kHz到10kHz的信号。
截止频率选择为2kHz，带宽选择为1kHz。
步骤2：选择放大器根据所需增益，选择一个增益足够的放大器。
假设选择一个增益为20倍的放大器。
(完整版)有源滤波器的设计
源滤波器姓名：xxx 班级：XXX 学号: xxx目录一、基本介绍二、工作原理三、有源滤波器的功能作用四、有源滤波器分类五、有源低通滤波器的设计六、总结基本介绍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。
在电子电路中常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。
在运算放大器广泛应用以前滤波电路主要采用无源电子元件一电阻、电容、电感连接而成，由于电感体积大而且笨重导致整个滤波器功能模块体积大而且笨重。
本文介绍由集成运算放大器、电阻和电容设计有源滤波器，着重讲解低通、高通、带通滤波电路。
二、工作原理有源滤波器工作原理是：用电流互感器采集直流线路上的电流，经A/D 采样，将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理，得到谐波参考信号，作为PW 啲调制信号，与三角波相比，从而得到开关信号，用此开关信号去控制IGBT单相桥，根据PWM技术的原理，将上下桥臂的开关信号反接，就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流，将线上的谐波电流抵消掉。
这是前馈控制部分。
再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来，作为调节器的输入，调整前馈控制的误差。
三、有源滤波器的具体功能及作用1、滤除电流谐波可以高效的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波，从而使得配电网清洁高效，满足国标对配电网谐波的要求。
该产品真正做到自适应跟踪补偿，可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿，80us响应负荷变化，20ms实现完全跟踪补偿。
2、改善系统不平衡状况可完全消除因谐波引起的系统不平衡，在设备容量许可的情况下，可根据用户设定补偿系统基波负序和零序不平衡分量并适度补偿无功功率除谐波在确保滤功能的基础上有效改善系统不平衡状况。
3、抑制电网谐振不会与电网发生谐振，而且在其容量许可范围内还可以有效抑制电网自身的谐振。
这是无源滤波装置无法做到的。
4、多种保护功能具备过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能，以确保装置和电力系统安全运行，并可在负荷较轻时自动退出运行，充分考虑运行的经济性。
有源滤波器设计
有源滤波器设计相频响应（7）当 RC10==ωω 或者 时， f φ=0此时经RC 选频网络传输到运放同相端的电压∙∙=0V V f 同相， 这是自激振荡条件之一，这时的幅频响应的幅值为最大 31max =V F （8） 以上说明，只有在0ω这个频率，反馈系数才为一实数，且为最大值。
也就是说，只有在0ω这个频率才能产生振荡，这就是正反馈网络的选频作用.振荡频率的大小由它的元件数值决定0f 由RC 决定。
在满足相位条件的基础上．产生振荡的第二个条件是振幅条件，即必须满足：1≥V V F A A 或者V V F A 1≥电压增益11R R A f V +=大于V F 1是振荡的起振条件，V V F A 1=等于1／Fv 是振荡的稳定条件。
因此起振时电压增益V A >3，即f R >21R ；振荡稳定时，电压增益Av=3，即f R =21R 。
所谓建立振荡，就是要使电路自激，从而产生振荡 RC 振荡电路是利用RC 网络的选频作用，在选频网络的中心频率点上满足正反馈条件，从而产生正弦波振荡。
稳幅措施： 012πf RC=图3 带稳幅措施的RC 文氏桥振荡电路原理图实际上，由于起振和稳定对电压增益要求不同，上述的电路很难获得一个不失真的正弦波，即不是因为电压增益过高造成波形失真(出现方波)，就是由于电压增益低出现停振现象。
为了使文氏桥振荡电路得到一个理想的波形，我们必须引入稳幅措施。
如图3，起振前输出电压Vo 幅值很小时，二极管1D ，2D 接近于开路，1D ，2D 和3R 组成的并联支路的等效电阻'3R 近似为3R ，V A =RR R -++5113>3（R 为变位器的触点P 与3R 之间的阻值）很容易起振；反之，起振后输出电压0V ,幅值较大时，2,1D D ,和导通，由2,1D D 和3R 组成的并联支路的等效电阻'3R 减小，V A 随之下降，V A =3'1132≈++R R R 幅值趋于稳定.图4 带稳幅措施的Multisim仿真电路图带稳幅措施的电路得到的标准正弦波仿真结果图：图5 带稳幅措施的电路仿真图从示波器中可以读出波形时间间隔为666.844us，即频率约为1500Hz.带稳幅措施的电路得到的正弦波实际结果图：图6 带稳幅措施的电路实际波形每一大格为0.2ms,从示波器中可以读出波形周期大约为0.66ms，即频率为1515Hz.带稳幅措施的电路得到的失真正弦波仿真结果图：图7 带稳幅措施的电路失真仿真图带稳幅措施的电路得到的失真正弦波实际结果图：图8 带稳幅措施的电路失真实际波形1.1.2.2运算放大器的作用图9 同相放大器电路图如图9为电路中运用了同相输入运放，其闭环增益 V A =)1(145x R x R -+++ ，增益V A 的变化范围 :（1.9～2.1），其中x 和（x -1）分别为电位器的右半部和左半部的阻值，所以电位器的作用是调节输出信号的增益大小的。
(完整版)有源滤波器的设计
有源滤波器姓名：xxx 班级：XXX 学号: xxx目录一、基本介绍二、工作原理三、有源滤波器的功能作用四、有源滤波器分类五、有源低通滤波器的设计六、总结一、基本介绍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。
在电子电路中常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。
在运算放大器广泛应用以前滤波电路主要采用无源电子元件一电阻、电容、电感连接而成，由于电感体积大而且笨重导致整个滤波器功能模块体积大而且笨重。
本文介绍由集成运算放大器、电阻和电容设计有源滤波器，着重讲解低通、高通、带通滤波电路。
二、工作原理有源滤波器工作原理是：用电流互感器采集直流线路上的电流，经A/D 采样，将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理，得到谐波参考信号，作为PWM的调制信号，与三角波相比，从而得到开关信号，用此开关信号去控制IGBT单相桥，根据PWM技术的原理，将上下桥臂的开关信号反接，就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流，将线上的谐波电流抵消掉。
这是前馈控制部分。
再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来，作为调节器的输入，调整前馈控制的误差。
三、有源滤波器的具体功能及作用1、滤除电流谐波可以高效的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波，从而使得配电网清洁高效，满足国标对配电网谐波的要求。
该产品真正做到自适应跟踪补偿，可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿，80us响应负荷变化，20ms实现完全跟踪补偿。
2、改善系统不平衡状况可完全消除因谐波引起的系统不平衡，在设备容量许可的情况下，可根据用户设定补偿系统基波负序和零序不平衡分量并适度补偿无功功率。
在确保滤除谐波功能的基础上有效改善系统不平衡状况。
3、抑制电网谐振不会与电网发生谐振，而且在其容量许可范围内还可以有效抑制电网自身的谐振。
这是无源滤波装置无法做到的。
4、多种保护功能具备过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能，以确保装置和电力系统安全运行，并可在负荷较轻时自动退出运行，充分考虑运行的经济性。
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有源滤波器设计范例
有源滤波器是一种仪器或电路，通过放大合适频率的信号，削弱不需要的频率的信号。
它由被放大的信号源、滤波器和放大器组成。
有源滤波器常用于音频、通信和信号处理等领域。
下面我们将介绍一个有源滤波器的设计范例。
设计目标：
设计一个低通滤波器，截止频率为1kHz，增益为20dB。
输入信号幅度为1V，输出信号幅度应保持一致。
设计步骤：
1.确定滤波器的类型和截止频率，由于我们需要一个低通滤波器，因此需要选择适合的操作放大器模型。
选择一个高增益的运放模型，比如OPA741
2.确定滤波器的放大倍数，根据增益的要求，我们选择放大20dB，即放大倍数为10。
3.计算滤波器的截止频率，根据设计目标，截止频率为1kHz。
根据低通滤波器的特性，我们可以选择使用一个RC电路来实现，其中R为电阻，C为电容。
4. 计算滤波器的电阻和电容值，根据截止频率的公式，截止频率
fc=1/(2πRC)。
根据给定的截止频率和选择的电阻值，计算出需要的电容值。
5.确定滤波器电阻和电容的实际可选择值，根据常用的电阻和电容系列，选择最接近计算得出的值的标准值。
6.绘制滤波器电路图，将运放、电阻和电容按照设计要求连接起来。
根据电路图，选择合适的电阻和电容标准值。
7.测试和调整滤波器，将设计好的电路安装到实际的电路板上。
连接一个信号发生器作为输入信号源，通过示波器测量输出信号的幅度。
8.监测滤波器输出信号的幅度，根据设计目标，输出信号应与输入信号保持一致，即保持1V的幅度。
9.调整滤波器的增益，通过调节电阻或电容的值，使输出信号的幅度达到1V。
10.测试滤波器截止频率的准确性，使用频谱仪监测滤波器输出信号的频率特性。
确保滤波器截止频率符合设计要求。
11.优化滤波器设计，根据测试结果和实际需求，对滤波器电路进行调整和优化，以获得更好的性能。
总结：。