有源低通滤波器
有源低通滤波器设计
有源低通滤波器设计有源低通滤波器（Active low-pass filter）是一种电路，用于将高频信号从输入信号中滤除，只传递低频信号。
它由一个有源元件（如运算放大器）和被动元件（如电阻和电容）组成。
有源低通滤波器可以通过调整电路参数来实现不同的截止频率，并且具有较高的增益和较低的失真。
1. 确定电路结构：有源低通滤波器的基本电路结构通常是由一个运算放大器和被动元件（电阻和电容）组成的。
常见的结构包括Sallen-Key结构、多级级联结构等。
根据设计要求选择适合的电路结构。
2.选择元件参数：元件参数的选择决定了有源低通滤波器的截止频率和增益等性能。
根据设计要求确定电阻和电容的数值。
通常，电容的大小与截止频率成反比，而电阻的选择可以根据需要来确定。
3.进行频率响应分析：通过对电路进行频率响应分析可以评估有源低通滤波器的性能。
频率响应分析可以通过理论计算、模拟仿真和实验验证等方式来进行。
在进行频率响应分析时，需要计算或测量电路的增益和相位的变化随频率的变化情况。
4.优化设计：根据频率响应分析的结果，可以对设计进行优化。
例如，根据需要可以调整电容和电阻的数值来实现所需的截止频率和增益。
同时，通过优化元件的选择，例如选择高质量的电容和电阻，可以改善有源低通滤波器的性能。
总结：有源低通滤波器设计涉及电路结构选择、元件参数选择和频率响应分析等步骤。
通过合理选择电路结构和元件参数，并进行频率响应分析和优化设计，可以实现所需的低通滤波器性能。
在设计过程中需要考虑电路的稳定性、失真等问题，以保证滤波器的可靠性和性能。
有源低通滤波器设计
丽了
＝ ｉ １
一 一
参考文献
［ １ ］阿 瑟 ． Ｂ ．威 廉 斯 ．电 子 滤 波 器 设 计 手 册
．
北 京 ：电 子 工 业 出 版 社 ， １ ９ ９ ８ ： ２ ３ ４ －
） ］ 比雪夫滤波器
低通 切 比雪夫 滤波器 与 理想低 通滤 波器 接近 ，阻频带 下降十分 陡峭，但是其在通 曲线存在波动 ，如图 ２所示 。
＋ ｆ （ １ 一 ） ］ ｓ＋ｌ
．
．
．
．
．
．
．
斯滤波器在一些精度不是要求特 别的高 的场合
特 沃 斯 滤 波 器
低通 巴特 沃斯 滤波器 的特 点是 其频 率响 ｊ 线非常平坦几乎没有起伏 ，但在阻频带则 ｝ 缓慢，如图 １所示。
都可 以满足要求 ，是 种可靠实用的选择。
电子元器件 ・ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ
有源低通滤 波器设 计
文／ 余丹
在数 字信 号 处理 中 ， 往往需 要 滤除信 号 中的 高频信 号 ， ｝ 本 文
介 绍 了常见 的 几种 低 通 滤波 器， ｌ
给 出 了二 阶 巴 尔斯 通 低 通 滤 波 器 ｝
ｉ ，在阻频带内幅值为零，并且低于戡 止频
】 信 号 可 以不 受 影 响 地 通 过 。 实 际 中 的 滤 波 达不到这种要求的。为了达到理想要求，
％ ａ
图４ ： 不 同 Ｑ值 的幅 频 特 性 曲线
ｌ 器需要预测未来，并且需要有过去所有的
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波 器 级 联 而 成 。然 而 过 高 的阶 数 将 导 致 电路 复 杂 及 调 试 的 困难 。一 般 来 说 ，二 阶有 源 巴特 沃
电源三极管有源低通滤波器_解释说明
电源三极管有源低通滤波器解释说明1. 引言1.1 概述本文将详细讨论电源三极管有源低通滤波器的原理、优势与应用场景，以及该滤波器的设计和实现过程。
电源三极管有源低通滤波器是一种常用的电子电路，主要用于消除在电源输出中可能存在的高频噪声和杂波。
1.2 文章结构本文共分为五个部分。
首先，在引言部分我们将给出文章概述，介绍文章所要讨论的内容和目标。
然后，在第二部分中，我们将详细解释电源三极管有源低通滤波器的原理，包括有源滤波器的基本概念、电源三极管的工作原理以及有源低通滤波器设计时需要注意的要点。
接着，在第三部分中，我们将探讨该滤波器的优势和应用场景，包括可调节截止频率、增益稳定性强等方面。
在第四部分中，我们将阐述该滤波器的设计与实现过程，包括所需使用的材料与设备、滤波器参数计算公式与示例，以及具体步骤的解释。
最后，在第五部分中，我们将总结本文的主要内容，并展望该领域的研究前景。
1.3 目的本文的目的是通过深入讨论电源三极管有源低通滤波器，使读者对该滤波器的原理和设计过程有更深入的了解。
同时，我们将介绍其优势和应用场景，以便读者能够在实际应用中加以利用。
通过本文，读者将能够掌握电源三极管有源低通滤波器的基本概念、工作原理和设计要点，从而为滤波器的选择和实施提供指导和帮助。
2. 电源三极管有源低通滤波器的原理2.1 有源滤波器的基本概念有源滤波器是一种利用放大器和滤波电路组合构成的信号处理电路。
它能够对输入信号进行放大和滤波，将不需要的高频信息削弱或消除，而保留所需的低频信号。
其中，有源低通滤波器主要用于消除高频噪声、杂散信号以及频率干扰。
2.2 电源三极管的基本工作原理电源三极管具有放大功能且可在交直流信号中工作。
其基本结构包含一个晶体管、负反馈网络和功率供应。
在工作过程中，输入信号经过放大后与输出进行比较并通过负反馈网络返回到输入端口。
由于三极管是一个非线性元件，它能够产生特定级别的增益，并根据负载条件调整输出信号。
有源低通滤波器的设计
有源低通滤波器的设计有源滤波器是一种使用有源元件（如运放）来构成的滤波器。
有源滤波器具有较低的输出阻抗和较高的增益，并且能够提供较大的增益和较低的失真。
有源低通滤波器是一种能够通过滤除高频信号而传递低频信号的滤波器。
它可以应用于音频信号处理、视频信号处理和通信系统中，用于去除噪音、改善信号品质等。
本文将介绍有源低通滤波器的设计原理和步骤，以供读者参考。
1.确定滤波器的截止频率：首先，根据需要滤除的高频信号范围，确定滤波器的截止频率。
截止频率是决定滤波器的性能的重要参数之一，它决定了滤波器在不同频率范围内的衰减特性。
2.选择合适的滤波器类型：根据应用场景和信号要求，选择合适的有源滤波器类型。
常见的有源滤波器类型包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等。
不同的滤波器类型具有不同的性能和设计要求，需要根据具体情况选择。
3.设计滤波器的电路结构：根据选择的滤波器类型和截止频率，设计滤波器的电路结构。
有源低通滤波器通常由运放、电阻和电容组成。
根据电路结构设计电容和电阻的数值，以满足滤波器的要求。
4.计算反馈电阻和输入电阻：根据电路结构和信号要求，计算滤波器的反馈电阻和输入电阻的数值。
反馈电阻决定了滤波器的增益和频率响应，输入电阻影响了滤波器的输入阻抗和信噪比。
5.选择适当的运放：根据滤波器的增益要求和频率响应，选择合适的运放器件。
不同的运放器件具有不同的增益、带宽和失真等特性，需要根据具体要求选择。
6.绘制电路图并进行仿真：根据设计的滤波器电路结构和参数，绘制电路图，并进行仿真分析。
通过仿真可评估滤波器的性能，如增益、相位延迟和截止频率等。
7.电路实现和调试：根据仿真结果，实现电路并进行调试。
调试过程中需要注意电路的稳定性和可靠性，同时还需要进行频率响应测试和输出波形观察，以验证设计结果。
总结：有源低通滤波器是一种常见的滤波器类型，其设计步骤包括确定截止频率、选择滤波器类型、设计电路结构、计算反馈电阻和输入电阻、选择适当的运放器件、绘制电路图并进行仿真分析，最后实现电路和调试。
二阶有源低通滤波器
二阶有源低通滤波器一、芯片介绍UA741集成运放管脚图及作用图1-1 UA741管脚图UA741管脚图为图1-1, U运算放A741芯片是高增益大器，常用于军事，工业和商业应用这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作。
第2管脚是负输入端；第3管脚是同相端输入端；第4和第7管脚分别为负直流源和正直流源输入端；第6管脚为输出端；第8管脚是悬空端；第1管脚和第5管脚是为提高运算精度。
在运算前,应首先对直流输出电位进行调零,即保证输入为零时,输出也为零。
当运放有外接调零端子时,可按组件要求接入调零电位器,调零时,将输入端接地,调零端接入电位器, 用直流电压表测量输出电压Uo,细心调节调零电位器，使Uo为零（即失调电压为零）。
如果一个运放如不能调零,大致有如下原因：（1）组件正常,接线有错误；（2）组件正常,但负反馈不够强,为此可将其短路,观察是否能调零。
；（3）组件正常,但由于它所允许的共模输入电压太低,可能出现自锁现象,因而不能调零。
为此可将电源断开后,再重新接通,如能恢复正常,则属于这种情况；（4）组件正常,但电路有自激现象,应进行消振；（5）组件内部损坏,应更换好的集成块。
二、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。
常用的低通有源滤波电路有三种,巴特沃思、切比雪夫和贝塞尔滤波电路。
巴特沃思滤波电路的幅频响应在带通中具有最平幅度特性,但从通带到阻带衰减较缓慢。
（1）带通增益 当f=0时，各电容器可视为开路，通带内的增益为（一）确定传递参数：4二阶低通滤波器的带通增益，=---一” 截止频率，它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。
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。
有源低通滤波器原理
有源低通滤波器原理
有源低通滤波器是一种电子电路，用于将输入信号中的高频部分滤除，只保留低频部分。
其原理是通过放大器的运算放大特性和RC滤波器的频率特性相结合。
该滤波器电路通常由一个差模放大器和一个RC滤波器组成。
差模放大器的输入端连接信号源，而输出端连接到RC滤波器，该滤波器由一个电阻和一个电容构成。
由于差模放大器的特性，只有低频信号能够通过被放大，而高频信号被滤除。
当输入信号的频率低于截止频率时，电容器对信号的阻抗较低，信号能够通过电容器而被放大器放大。
而当频率高于截止频率时，电容器对信号的阻抗变高，导致信号被滤除。
通过调整电阻和电容的数值，可以改变滤波器的截止频率。
当电阻和电容的数值较大时，截止频率较低，能够通过较低频率的信号。
反之，当电阻和电容的数值较小时，截止频率较高，只能通过较高频率的信号。
总之，有源低通滤波器通过结合放大器的特性和RC滤波器的
频率特性，实现对输入信号中高频部分的滤除，只保留低频部分。
这种滤波器在音频处理、通信系统等领域具有广泛应用。
9.2 有源低通滤波器
关键点：电压传递函数
一、同相输入的一阶有源低通滤波器
N： P：
uN uo uN
R1
ui
u
P
R2
uP
R
1
s d j2πf dt
sC
uN=uP，联立可得电压传递函数为
1阶RC低通+同相放大
Au
uo ui
1
R2 R1
1
1 sRC
模
拟
电
Au
路
uo
基ui
模拟电路基础
31
9.2 有源低通滤波器
R1 R3
f0 2π
1 R1C1R2C2
Q R1 // R2 // R3
C2 R1R2C1
模拟电路基础
30
9.2 有源低通滤波器
@@
分析9-2-6 仿真9-2-4
【例9-2-4】设计MFB二阶有源低通滤波器
MFB二阶有 例9-2-4的 源低通滤波 仿真
基本要求为f0=20kHz，Q=1， Aup=5
础 1
R2 R1
1
1 j2πRCf
12
9.2 有源低通滤波器
9.2.1 一阶有源低通滤波器 一、同相输入的一阶有源低通滤波器
Au
uo ui
1
R2 R1
1
1 j2πRCf
@
分析9-2-1 同相输入一 阶有源低通 滤波器的配 套程序分析
9.2.2 二阶有源低通滤波器
标准的二阶低通滤波器的 电压传递函数：
@
附件9-2-1 常见的滤波
器函数
Au
Aup 1
1 f j Qf0
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引言 (2)
1 电路原理及设计方案 (2)
1.1滤波器的介绍 (2)
1.2 有源滤波器的设计 (3)
2.设计结果 (5)
2.1其频域仿真结果为图2.1：和图2.2 (5)
2.2设计电路的增益和波形的仿真为图2.3 (6)
3.课程总结 (7)
4.参考文献 (8)
引言
课程设计是理论联系实际的重要实践教学环节，是对学生进行的一次综合性专业设计训练。
本次课程设计主要注重的是电子电路的设计、仿真、调试、等综合于一体的一门课程，意在培养学生正确的设计思想方法以及思路，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度和培养学生综合运用所学知识与生产实践经验，分析和解决工程技术问题的能力。
作为一名大学生不仅需要扎实的理论知识，还需要过硬的动手能力，所以认真做好课程设计，对提高我们的动手能力有很大的帮助做到。
本次课设介于采用multicism快速设计，采用查表法结合仿真。
低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。
理想滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移，而在阻带内其幅值应为零。
滤波器是指由放大电路及RC网络构成的滤波器电路，它实际上是一种具有特定频率响应的放大器。
滤波器的阶数越高，幅频特性衰减的速率越快，但RC网络节数越多，元件参数计算越繁琐，电路的调试越困难。
根据指标，本次设计选用二阶有源低通波器。
1 电路原理及设计方案
1.1滤波器的介绍
滤波器是一种能使有用信号通过，滤除信号中的无用频率，即抑制无用信号的电子装置。
有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。
低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。
理想滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移，而在阻带内其幅值应为零。
但实际滤波器不能达到理想要求。
为了寻找最佳的近似理想特性，本文主要着眼于幅频响应，而不考虑相频响应。
一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。
滤波器的阶数越高，幅频特性衰减的速率越快，但RC网络节数越多，元件参数计算越繁琐，电路的调试越困难。
任何高阶滤波器都可由一阶和二阶滤波器级联而成。
对于n为偶数的高阶滤波器，可以由n/2节二阶滤波器级联而成；而n为奇数的高阶滤波器可以由(n-1)/2节二阶滤波器和一节一阶滤波器级联而成，因此一阶滤波器和二阶滤波器是高阶滤波器的基础。
1.2 有源滤波器的设计
有源滤波器的设计，就是根据所给定的指标要求，确定滤波器的阶数
n，选择具体的电路形式，算出电路中各元件的具体数值，安装电路和调试，使设计的滤波器满足指标要求，具体步骤如下：
(1）根据阻带衰减速率要求，确定滤波器的阶数n。
(2）选择具体的电路形式。
（3）根据电路的传递函数和归一化滤波器传递函数的分母多项式，建立起系数的方程组。
（4）解方程组求出电路中元件的具体数值。
（5）安装电路并进行调试，使电路的性能满足指标要求。
根据设计要求，我选择巴特沃斯滤波器。
巴特沃斯滤波器的幅频响应在通带中具有最平幅度特性，但是通带到阻带衰减较慢。
选择二阶有源低通滤波器电路，即n=2。
有源2
阶低通滤波器电路如图1.1所示，压控电压源二阶滤波器电路的特点是：运算放大器为同相接法，滤波器的输入阻抗很高，输出的阻抗很低，滤波器相当于一个电压源，其优点是电路性能稳定，增益容易调整。
图1.1 有源低通滤波器电路图
在集成运放输出到集成运放同相输入之间引入一个负反馈，在不同的频段，反馈的极性不相同，当信号频率f＞＞fc时（fc 为截止频率），电路的每级RC 电路的相移趋
于-90º，两级RC 电路的移相到-180
º，电路的输出电压与输入电压的相位相反，故此时通过电容C引到集成运放同相端的反馈是负反馈，反馈信号将起着削弱输入信号的作用，
使电压放大倍数减小，所以该反馈将使二阶有源低通滤波器的幅频特性高频端迅速衰减，只允许低频端信号通过。
巴特沃斯低通滤波器的幅频特性为：
其中Auo为通带内的电压放大倍数，Wc为截止角频率，Q为品质因子。
从（1）式中可知，当W=0时，（1）式有最大值1；W=Wc时，（1）式等于0.707，即Au衰减了3dB；
本次课程设计我们取K=1，截止频率fh=1000HZ.由于我们要使电路中的品质因数Q为0.707，根据公式 Av=1+R4/R3; Q=1/(3-Av);从而可以解得为（R4/R3）=1.5左右；所以我取R3=1k,R4=0.5K, 根据公式：
由于我设计的截止频率fh=1000HZ，所以可得R1=R2=1.6K;C1=C2=100nf;
算出fh=1000hz；符合要求。
代入设计值得到的简化电路图1.2
XSC1
图1.2
2.设计结果
2.1其频域仿真结果为图2.1：和图2.2
图2.1
图2.2
2.2设计电路的增益和波形的仿真为图2.3
设计电路的增益和波形的仿真为图2
3.课程总结
经过一周的课程设计的学习，我已经自己能制作一个有源低通滤波器，这其中的兴奋是无法用言语表达的。
学习模电这段时间也是我们一学期最忙的日子，不仅面临着期末考试，而且中间还有一些其他科目的实验，本周必须完成模电的课程设计。
任务对我们来说，显得很重。
相关知识缺乏给学习它带来很大困难，为了尽快掌握它的用法，我照着原理图学习视频一步一步做，终于知道了如何操作。
刚开始我借来了一份有源低通滤波器的电路原理图，但离实际应用差距较大，有些器件很难找到，后来到网上搜索了一下相关内容，顺便到学校图书馆借相关书籍，经过不断比较与讨论，最终敲定了有源滤波器的电路原理图，并且询问了老师关于元器件的参数情况。
为下步实物连接打好基础。
在做电路仿真时，我画好了电路原理图，修改好参数后，创建网络列表时系统总是报错,无论我怎样
修改都不行，后来请教同学，他们也遇到了同样的困惑。
任何事情都不可能是一帆风顺的，开始是创建网络表时出现问题，后来是没有差错但出来的仿真波形不是预计中的，这确实很难修改。
输出时仿真波形总是一条直线，我弄了好久也找不出原因，整个人也显得焦躁不已。
经过这段课程设计的日子，我发现multisim等仿真软件在课程设计中的重要作用以及它在我们以后的模电学习中的发挥着不可缺少的作用。
由于没有接触，开始学得很费力，但到后来就好了。
在每次的课程设计中,遇到问题，最好的办法就是问别人，因为每个人掌握情况不一样，不可能做到处处都懂，发挥群众的力量，复杂的事情就会变得很简单。
这一点我深有体会，在很多时候，我遇到的困难或许别人之前就已遇到，向他们请教远比自己在那冥思苦想来得快。
尽管现在只是初步学会了有源低通波器设计，离真正掌握还有一定距离，但学习的这段日子确实令我收益匪浅，不仅因为它发生在特别的时间，更重要的是我又多掌握了一门新的技术，收获总是令人快乐，不是吗？
我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？
我想做类似的作业就为我们提供了良好的实践平台。
在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。
为了让自己的设计更加完善，更加符合工艺标准，一次次翻阅热处理方面的书籍是十分必要的，同时也是必不可少的。
通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。
通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作铺展了道路。
另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的一大收获。
整个设计我基本上还满意，由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。
4.参考文献
.童诗白《模拟电子技术基础》，北京：高等教育出版社，1988；
彭介华，《电子技术课程设计指导》，北京：高等教育出版社，1997；
．高吉祥，《电子技术基础实验与课程设计》，北京：电子工业出版社，2005；
．康华光，《电子技术基础——模拟部分》，北京：高等教育出版社，2006。