有源带通滤波器设计讲解
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。
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。
有源带通滤波器设计报告
有源带通滤波器设计报告一、引言在电子电路和信号处理中，滤波器是一种常用的电路组件，用于选择特定频率范围内的信号，并削弱或消除其他频率范围的信号。
本设计报告旨在介绍一个有源带通滤波器的设计过程和结果。
二、设计原理三、设计过程1.确定滤波器的频率范围：根据需要滤波的信号频率范围，选择适当的中心频率和带宽。
2.计算电阻和电容的值：根据所选的中心频率和带宽，使用标准的滤波器公式计算电阻和电容的值。
3.选择放大器：根据滤波器的要求和设计要求，选择适当的放大器。
常用的放大器类型有运算放大器和晶体管放大器。
4.连接电阻和电容网络：根据所计算得到的电阻和电容的值，将它们连接到放大器的适当位置。
5.确定输入和输出电阻：根据设计要求，确定输入和输出电阻的值。
这些电阻可以帮助匹配滤波器和外部电路的阻抗。
四、实验结果使用上述设计过程，我们成功设计并制作了一个有源带通滤波器。
该滤波器的中心频率为f0=1kHz，带宽为B=500Hz。
选用运算放大器作为滤波器的放大器。
实验结果显示，滤波器在中心频率附近的增益为20dB，且在带通范围内的其他频率上有明显衰减。
通过连接输入和输出电阻，滤波器与外部电路的阻抗匹配良好，没有信号反射或损耗。
五、结论本设计报告介绍了一个有源带通滤波器的设计过程和结果。
通过合理选择频率范围、计算电阻和电容值、选择适当的放大器，并匹配输入和输出电阻，我们成功设计了一个满足要求的滤波器。
该滤波器具有良好的增益特性和频率选择性能，能够滤除非感兴趣频率范围的杂散信号。
在实际应用中，这种滤波器可以用于音频处理、通信系统和传感器信号处理等领域。
有源带通滤波器的设计和计算
有源带通滤波器的设计和计算摘要：有源带通滤波器是一种能够选择特定频率范围内的信号的滤波器。
本文将介绍有源带通滤波器的设计和计算过程，包括滤波器的基本原理、电路结构、设计步骤以及计算示例。
通过本文的学习，读者将能够理解和应用有源带通滤波器。
1.引言有源滤波器是一种利用有源元件（如放大器）进行信号处理的滤波器。
其特点是具有较高的增益和较低的输入阻抗。
有源带通滤波器是有源滤波器的一种特殊类型，可通过选择滤波器的放大器和电容、电感等元件的参数来选择特定频率范围内的信号。
2.滤波器基本原理3.有源带通滤波器的电路结构4.有源带通滤波器的设计步骤4.1确定滤波器的通带和阻带范围在设计有源带通滤波器之前，需要明确需要滤波的信号频率范围和传输要求，以便确定滤波器的通带和阻带范围。
4.2选择合适的放大器根据滤波器的通带增益要求和阻带衰减要求，选择合适的放大器。
常见的放大器类型有运算放大器和差动放大器等。
4.3计算电感和电容值根据所需通带和阻带的上下限频率，使用标准公式计算电感和电容元件的取值。
具体的计算方法和公式将在下一节中详细介绍。
4.4选择合适的电阻值根据放大器和电感电容的参数，选择合适的电阻值以满足设计要求。
4.5进行电路仿真和调整使用电路仿真软件对滤波器进行仿真，并进行必要的参数调整和优化，以满足设计要求。
5.电感和电容的计算示例假设需要设计一个带宽为10kHz的有源带通滤波器，通带增益要求为20dB，阻带衰减要求为-40dB。
根据公式：f=1/(2π√(LC))，可以计算出所需的电感和电容值。
6.结论有源带通滤波器是一种能够选择特定频率范围内信号的滤波器。
本文介绍了有源带通滤波器的基本原理、电路结构、设计步骤以及电感和电容的计算示例。
通过学习本文内容，读者将能够理解和应用有源带通滤波器，设计和实现自己所需的滤波器。
有源带通滤波器的设计和分析
有源带通滤波器的设计刘田辉（德州学院物理与电子信息学院，山东德州253023）摘要滤波器在日常生活中非常重要，运用非常广泛，在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的滤波器。
随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种滤波器。
本文阐述了有源带通滤波器的基本原理，对滤波器的传输函数进行了推导并给出了两种设计方法：一种是无限增益多路负反馈（MFB）有源二阶带通滤波器电路，另一种是压控电压源（VCVS）有源二阶带通滤波器电路，并对两种电路的频率特性进行了分析，通过Multisim作电路仿真设计。
经过仿真及仿真结果的分析验证了所设计的方法是正确的。
关键词有源滤波器；带通；频率特性； Multisim71绪论从20世纪60年代至今，集成运放获得了迅速发展，同时带通滤波器迅猛发展，滤波器是一种只传输指定频段信号，滤波器顾名思义具有滤波作用，及抑制其他频段信号的电路。
滤波器是选频装置，能让信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。
在测试装置中，利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析[1]。
本文所述内容属于模拟滤波范围。
主要介绍模拟滤波器中带通原理、设计、仿真、以及主要参数。
随着电力电子设备的发展和广泛应用，使全球各地的电网被谐波严重污染着，迫切需求治理。
而有源滤波器正是解决这个问题的最佳选择！利用有源滤波器电路可以衰减无用频率信号，突出有用频率的信号，抑制干扰和噪声，以达到选频或提高信噪比的目的，因此有源滤波器被很广泛应用于测量、通信以及控制技术的小信号处理。
20世纪80年代电子技术改造面临着一个重大课题就是实现各种电子系统的全面大规模集成。
使用最多的滤波器成为很大很艰巨的技术障碍，RC有源滤波器不能实现全面大规模集成，机械滤波器和无源滤波器就更不用说了，所以，聪明的先人只能另辟新径来解决这一难题。
20世纪50年代就曾经有人提出的概念，但由于当时集成工艺不成熟，并没有引起太多人的重视。
有源模拟带通滤波器的设计
有源模拟带通滤波器的设计有源模拟带通滤波器是一种能够使一定频率范围内信号通过，而其他频率信号被滤除的电路。
在对不同频率信号进行处理和调节时，有源模拟带通滤波器的作用非常重要。
它能够适应各种信号的处理，包括音频，视频以及其他复杂的信号。
下面将详细介绍有源模拟带通滤波器的设计方法。
设计目的设计带通滤波器，以滤除信号中的低频和高频噪声，保留信号的特定频率成分，从而满足特定的应用要求。
本文将介绍一个适用于中频信号（200 Hz至2 KHz范围内的频率）的带通滤波器的设计方法。
带通滤波器的最基本设计方案包括：1.选择截止频率（fc）和带宽（Bw）2.选择滤波器类型3.计算电路元件参数4.仿真和测试电路性能设计前的准备工作在进行带通滤波器的设计之前，需要进行以下准备工作：1.了解所需滤波器的要求及特性，如截止频率，带宽，通带增益，阻带衰减等。
2.选择具有高输入阻抗和低输出阻抗的有源放大器作为滤波器的增益器。
3.选择电子元件，如电容，电感，电阻等，并了解它们对滤波器频率响应的影响。
4.使用计算机辅助设计工具，如Mathcad或MATLAB等，或选择SPICE仿真软件。
设计步骤步骤一：计算元件参数和放大器放大系数在此步骤中，需要根据所需的截止频率，带宽和增益，计算出电容和电感的值，以及放大器的放大系数。
这些参数使用公式计算，这些公式依赖于所使用的滤波器类型和拓扑结构。
在该设计方案中，我们选择Sallen-Key（SK）滤波器拓扑，计算公式如下：Bw = fc/QC1 = C2 = CR4 = Q / R3K>0其中，Bw是带宽，fc是截止频率，Q是质量因数，R3和R4是电阻值，C1和C2是电容值，K是放大器放大系数。
步骤二：模拟滤波器电路在进行滤波器电路模拟时，需要绘制电路图和元件值，输入和输出控制点。
利用SPICE仿真软件，进行电路仿真，以观察通过和不通过滤波器的信号波形和频率响应。
通过修改电路图和元件值，以达到所需的性能指标，如阻带衰减，通带增益等。
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。
RC有源带通滤波器的设计
RC有源带通滤波器的设计有源带通滤波器是一种基本的滤波器电路，它可以选择性地通过一定频率范围内的信号，并且具有放大功能。
在设计有源带通滤波器之前，我们首先需要确定所需的滤波特性和频率范围，然后选择合适的滤波器类型和电路拓扑结构。
有源带通滤波器的一种常见电路拓扑结构是Sallen-Key结构，它由一级和二级滤波器级联组成。
在本次设计中，我们将以二级Sallen-Key 结构作为例子进行说明。
首先，我们需要确定所需的滤波特性和频率范围。
假设我们需要设计一个中心频率为1kHz，通带增益为10倍，带宽为500Hz的有源带通滤波器。
接下来，我们选择合适的滤波器类型，例如巴特沃斯滤波器。
接下来，依据设计要求，我们可以计算出滤波器的品质因子Q和截止频率。
品质因子Q可以通过以下公式计算得出：Q=中心频率/带宽因此，Q=1000Hz/500Hz=2截止频率可以通过以下公式计算得出：fc = 中心频率 / (2 * Q)因此，fc = 1000Hz / (2 * 2) = 250Hz根据所得到的Q和fc值，我们可以选择合适的滤波器元件数值，例如电容和电阻。
在Sallen-Key结构中，我们可以选择两个电容和三个电阻。
接下来，我们可以根据标准的频率响应公式计算电流放大器的增益和频率域特性。
有源带通滤波器的传输函数可以表示为：H(s)=-(s/ωc)*(1/(s^2+s/(Q*ωc)+1/(ωc^2)))其中，s是复频域变量，ωc是角频率。
通过计算得到的传输函数，我们可以绘制出滤波器的幅频响应图和相频响应图。
根据滤波器的幅频响应图，我们可以验证滤波器的增益特性和通带带宽范围。
根据滤波器的相频响应图，我们可以验证滤波器的相位特性。
在设计完成后，我们可以进行仿真和实际测试。
通过使用电子设计自动化(EDA)软件进行电路仿真，我们可以验证设计的性能和预测工作点。
在实际测试中，我们可以通过控制信号源和频谱分析仪来验证滤波器的频率特性和频率响应。
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二阶有源模拟带通滤波器设计
摘要
滤波器是一种具有频率选择功能的电路，它能使有用的频率信号通过。
而同时抑制
(或衰减)不需要传送频率范围内的信号。
实际工程上常用它来进行信号处理、数据传送
和抑制干扰等，目前在通讯、声纳、测控、仪器仪表等领域中有着广泛的应用。
以往这种滤波电路主要采用无源元件R、L和C组成，60年代以来，集成运放获得迅速发展，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增益和输入阻抗都很高，输出阻抗比较低，构成有
源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。
通常用频率响应来描述滤波器的特性。
对于滤波器的幅频响应，常把能够通过信
号的频率范围定义为通带，而把受阻或衰减信号的频率范围称为阻带，通带和阻带的界限频率叫做截止频率。
滤波器在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应，而在阻带内应具有
无限大的幅度衰减。
按照通带和阻带的位置分布，滤波器通常分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
文中结合实例，介绍了设计一个二阶有源模拟带通滤波器。
设计中用RC网络和集成运放组成，组成电路选用LM324不仅可以滤波，还可以进行放大。
关键字：带通滤波器 LM324 RC网络。