2模拟滤波器的设计
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。
二阶低通滤波器实验报告
二阶低通滤波器实验报告二阶低通滤波器实验报告引言：在电子领域中，滤波器是一种用于处理信号的重要工具。
滤波器的作用是根据信号的频率特性，选择性地通过或抑制特定的频率分量。
本次实验旨在研究和探索二阶低通滤波器的工作原理和性能。
一、实验目的本次实验的主要目的是：1. 理解二阶低通滤波器的基本原理；2. 掌握二阶低通滤波器的设计和调试方法；3. 通过实验验证滤波器的性能和频率响应。
二、实验原理1. 二阶低通滤波器的基本原理二阶低通滤波器是一种常见的滤波器类型，其主要功能是通过滤除高于截止频率的信号分量，使得信号在低频范围内得到保留。
该滤波器由电容和电感组成，通过调整电容和电感的数值，可以改变截止频率和滤波器的斜率。
2. 二阶低通滤波器的设计方法二阶低通滤波器的设计需要确定截止频率和滤波器的品质因数Q。
截止频率决定了滤波器的频率响应范围，而品质因数Q则决定了滤波器的斜率和幅频特性。
根据所需的滤波器性能，可以选择合适的电容和电感数值，并通过计算和模拟验证其设计是否满足要求。
三、实验装置与步骤1. 实验装置本次实验所需的装置包括信号发生器、二阶低通滤波器电路、示波器等。
2. 实验步骤（1）根据设计要求，选择合适的电容和电感数值，并连接电路。
（2）将信号发生器连接到滤波器的输入端，调节信号发生器的频率和幅度。
（3）将示波器连接到滤波器的输出端，观察输出信号的波形和频率响应。
（4）通过调节电容和电感数值，优化滤波器的性能和频率响应。
（5）记录实验数据，并进行分析和总结。
四、实验结果与分析在实验中，我们根据设计要求选择了合适的电容和电感数值，并连接了二阶低通滤波器电路。
通过调节信号发生器的频率和幅度，我们观察到滤波器输出信号的波形和频率响应。
根据实验数据，我们可以绘制出滤波器的幅频特性曲线和相频特性曲线，并分析其性能和频率响应。
五、实验总结与心得通过本次实验，我们深入了解了二阶低通滤波器的工作原理和性能。
实验中，我们通过调节电容和电感数值，优化了滤波器的性能和频率响应。
实验四IIR数字滤波器的设计(1)(2)课案
实验四 IIR 数字滤波器的设计及网络结构一、实验目的1．了解IIR 数字滤波器的网络结构。
2.掌握模拟滤波器、IIR 数字滤波器的设计原理和步骤。
3．学习编写数字滤波器的设计程序的方法。
二、实验内容数字滤波器：是数字信号处理技术的重要内容。
它的主要功能是对数字信号进行处理，保留数字信号中的有用成分，去除信号中的无用成分。
1．数字滤波器的分类滤波器的种类很多，分类方法也不同。
（1）按处理的信号划分：模拟滤波器、数字滤波器 （2）按频域特性划分；低通、高通、带通、带阻。
（3）按时域特性划分：FIR 、IIR2．IIR 数字滤波器的传递函数及特点数字滤波器是具有一定传输特性的数字信号处理装置。
它的输入和输出均为离散的数字信号，借助数字器件或一定的数值计算方法，对输入信号进行处理，改变输入信号的波形或频谱，达到保留信号中有用成分去除无用成分的目的。
如果加上A/D 、D/A 转换，则可以用于处理模拟信号。
设IIR 滤波器的输入序列为x(n)，则IIR 滤波器的输入序列x(n)与输出序列y(n)之间的关系可以用下面的方程式表示：1()()()M Ni j i j y n b x n i a y n j ===-+-∑∑（5-1）其中，j a 和i b 是滤波器的系数，其中j a 中至少有一个非零。
与之相对应的差分方程为：10111....()()()1....MM NN b b z b z Y z H Z X z a z a z ----++==++ （5-2）由传递函数可以发现无限长单位冲激响应滤波器有如下特点： （1） 单位冲激响应h(n)是无限长的。
（2） 系统传递函数H(z)在有限z 平面上有极点存在。
（3） 结构上存在着输出到输入的反馈，也就是结构上是递归型的。
3．IIR 滤波器的结构IIR 滤波器包括直接型、级联型和并联型三种结构：① 直接型：优点是简单、直观。
但由于系数bm 、a k 与零、极点对应关系不明显，一个bm 或a k 的改变会影响H(z)所有零点或极点的分布，所以一方面，bm 、a k 对滤波器性能的控制关系不直接，调整困难；另一方面，零、极点分布对系数变化的灵敏度高，对有限字长效应敏感，易引起不稳定现象和较大误差。
二阶巴特沃斯滤波器电路设计
二阶巴特沃斯滤波器电路设计
二阶巴特沃斯滤波器可以通过使用电容器和电感器来实现。
下面是一个常见的二阶巴特沃斯低通滤波器的电路设计：
1. 选择合适的电容和电感。
根据要求的截止频率和阻带衰减率选择合适的电容和电感。
截止频率是滤波器开始衰减的频率，阻带衰减率是滤波器在截止频率之上的衰减量。
2. 设计RC网络。
使用一个电阻和一个电容构建一个RC网络。
这个网络是滤
波器的一部分，用于控制截止频率。
3. 设计RL网络。
使用一个电阻和一个电感构建一个RL网络。
这个网络也是
滤波器的一部分，用于增加滤波器的阻带衰减率。
4. 连接RC和RL网络。
将RC网络和RL网络连接起来，形成一个二阶巴特沃斯低
通滤波器。
5. 使用操作放大器。
如果需要，可以使用操作放大器来增强滤波器的增益和带宽。
6. 测试及调整。
连接信号源和输出设备，对滤波器进行测试，并根据需要调
整电路参数。
需要注意的是，这只是一个基本的二阶巴特沃斯滤波器电路设计步骤的概述。
具体的设计取决于所需的截止频率、阻带衰减率和其他特定需求。
二阶有源低通滤波电路的设计与分析
二阶有源低通滤波电路的设计与分析有源滤波电路是一种灵活、可靠和性能卓越的滤波器，广泛用于通信、控制和测量等领域。
本文介绍了实现二阶有源低通滤波器的基本原理，并通过计算机仿真分析了设计过程中遇到的一些问题。
一、二阶有源低通滤波器原理有源低通滤波器是一种混合型滤波器，它具有电容和电感耦合之间的耦合，从而实现了低通特性。
其基本原理是，将输入信号分别经过两个放大器，然后将放大器的输出信号反馈到电容的两个端，进而形成一个闭环系统，以构成一个连续反馈低通滤波器，达到滤波的目的。
二、有源低通滤波器的设计有源低通滤波器的设计有三个要考虑的重要参数，包括滤波器的频率特性，输入阻抗和输出阻抗。
1.滤波器频率特性：有源低通滤波器的基本频率特性可以使用Bessel函数表示。
它的特性截止频率可以用“截止频率Hz”表示。
同时，有源低通滤波器也具有频带宽和延迟特性，可以用“频带宽Hz”和“延迟时间ms”来表示。
2.输入阻抗：有源低通滤波器的输入阻抗为电子放大器的输入阻抗，由电子放大器的输入元件的参数决定，一般是50欧姆或大于50欧姆的阻抗。
3.输出阻抗：有源低通滤波器的输出阻抗取决于电子放大器的输出元件的参数，输出阻抗一般为几千欧姆以上。
三、计算机仿真分析由于有源低通滤波器的设计过程非常复杂，需要考虑很多参数，因此通常采用计算机仿真技术进行分析研究，以便验证设计方案的正确性。
在计算机仿真的分析过程中，首先要确定滤波器的输入信号的频率、幅度和相位，并计算出滤波器的输出信号特性，如频率、幅度和相位等，然后将实验结果与理论预测结果进行对比，以验证滤波器的设计方案是否正确。
四、结论有源低通滤波器是一种灵活、可靠和性能卓越的滤波器，它具有良好的性能特性，广泛应用于通信、控制和测量等领域。
其设计方案中，需要考虑多个参数，使用计算机仿真技术可以有效验证设计的正确性，也可以大大提高滤波器的性能。
二阶有源滤波器设计
电子系统设计实验题目：二阶有源滤波器设计专业：电子信息科学与技术班级：姓名：指导老师：时间：二阶有源滤波器设计一．设计要求：设计一个二阶有源高通滤波器和一个二阶有源低通滤波器，并能将它们连接成带通滤波器。
高通滤波器截止频率：100Hz ，增益：AV=2。
低通滤波器截止频率：2KHz ， 增益：AV=2。
衰减速率：>30DB/10倍频。
二．使用元器件：集成运算放大器 LM324一片电阻 14k Ω 2个 、20k Ω 4个、9.5k Ω2个 电容 0.1uF 2个、0.01uF 2个三．原理及电路设计：二阶滤波器重要性不仅仅在于它们本身，还在于它们是构造高阶滤波器的重要组成部分，所以先研究它们的响应。
回顾二阶有源滤波电路的低通、高通响应，可以看出它们拥有相同的分母0()1/D j j ωωω=+，从而正式分子()N j ω决定了响应的类型。
当()N j ω=1，得到低通；当()N j ω=0/j ωω，得到高通。
另外，加权在于H 的存在并不改变响应类型，他仅仅会使幅度图产生上下移动，这取决与它的绝对值是大于1还是小于1。
类似的考虑对二阶响应也是成立的。
然而，因为分母现在的阶数是2，所以除了0ω外还有一个附加的滤波器参数。
所有的二阶函数都可以表示成如下的标准形式： 200()()(/)2(/)1N s H s s s ωζω=++（2.1）式中()N s 是一个阶数m 小于等于2的s 多项式；0ω称作无阻尼自然频率，单位是rad/s ；而ζ是一个无量纲的参数，称为阻尼系数。
这个函数有两个极点，1,20(p ζω=-±，它们在s 平面上的位置是按如下方式受ζ控制的。
1) 当ζ>1时，极点为实数且为负值。
自然响应时有两个衰减的指数函数项组成，这就是过阻尼。
2) 当0<ζ<1时，极点为一对共轭复根，可以表示成1,20p j ζωω=-± （2.2）这些极点都位于左半平面，此时称为欠阻尼。
二阶低通滤波器设计报告
二阶低通滤波器设计报告设计目标：设计一个二阶低通滤波器，实现对输入信号的高频成分进行抑制，从而实现信号的平滑处理。
设计原理：二阶低通滤波器是基于巴特沃斯（Butterworth）滤波器的设计方法。
巴特沃斯滤波器是一种特殊的滤波器，其特点是在通带范围内具有最平坦的幅频特性，且在阻带范围内具有最快的衰减。
设计步骤：1. 确定滤波器的通带截止频率和阻带截止频率。
通带截止频率是指在该频率之前的信号成分会通过滤波器，而在截止频率之后的信号成分会被滤波器抑制。
阻带截止频率是指在该频率之后的信号成分会被滤波器抑制。
2. 根据巴特沃斯滤波器的设计表格，可以得到二阶低通滤波器的主要参数：截止频率、通带增益和阻带衰减。
3. 根据所给的截止频率和阻带衰减要求，在设计表格中找到相应的参数值，并得到对应的通带增益。
4. 根据得到的参数值，可以计算出二阶低通滤波器中各个阶段的传递函数和巴特沃斯滤波器的极点位置。
5. 根据所得到的传递函数和极点位置，可以确定滤波器的系统函数。
6. 可以使用系统函数进行滤波器的频率响应仿真和频率响应曲线的绘制。
7. 根据设计需求，可以进行滤波器的进一步优化，如增加滤波器阶数或采用其他滤波器设计方法。
设计结果：根据给定的截止频率和阻带衰减要求，得到了二阶低通滤波器的参数值。
通过系统函数的频率响应仿真和绘制，可以验证滤波器的设计效果。
结论：二阶低通滤波器是一种常用的滤波器设计方法，可以实现对信号的高频成分进行抑制，从而实现信号的平滑处理。
通过合理选择滤波器的参数值，可以得到满足设计要求的滤波器。
在实际应用中，可以根据具体需求对滤波器进行进一步优化，以获得更好的滤波效果。
2MHz切比雪夫低通滤波器设计说明书
3）为了将正方波的直流分量去除，在输入端串联一个10uF耦合电容。
3.2.3
通过查表得到4阶切比雪夫系数如下（0.05dB纹波）
阶数n
滤波器序号
滤波器系数
滤波器系数
4
1
1.751
1.003
2
0.436
0.626
低通滤波器的传递函数如下。
2.12
2.04
1.84
1.26
增益(dB)
0
0.167
0.249
0.0856
-0.549
-3.568
相位( )
-7.429
-30.63
-66.24
-106.4
-148
157.6
频率（Hz）
3M
4M
5M
6M
7M
8M
输入（ ）
1.8
1.66
1.52
1.34
1.22
1.11
输出（ ）
0.66
0.18
0.0712
2）幅频响应特性曲线：
图6幅频响应曲线
3）方波滤波测试：
图7实测波形图
波形无明显失真，根据示波器的FFT计算功能，三次谐波的幅值约为基波幅值的0.0086倍。
4.3.
1）功能实现：
输入2MHz的峰峰值为 的正方波信号，输出无明显失真的正弦波
6MHz正弦波的增益小于-30dB
2）功能展望：
进一步减小谐波分量的幅值，获得失真更小的正弦波
4.系统测试与总结12
4.1.测试方案12
4.2.测试用例及结果13
4.3.总结15
5.附录：Tina-TI仿真结果15
(完整版)二阶有源带通滤波器设计及参数计算
滤波器是一种只传输指定频段信号，抑制其它频段信号的电路。
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。
带通滤波器（BPF）（a）电路图(b)幅频特性图1 压控电压源二阶带通滤波器工作原理：这种滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。
典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。
如图1（a）所示。
电路性能参数通带增益中心频率通带宽度选择性此电路的优点是改变Rf和R4的比例就可改变频宽而不影响中心频率。
例．要求设计一个有源二阶带通滤波器，指标要求为：通带中心频率通带中心频率处的电压放大倍数：带宽：设计步骤：1）选用图2电路。
2）该电路的传输函数：品质因数：通带的中心角频率：通带中心角频率处的电压放大倍数：取，则：图2 无限增益多路负反馈有源二阶带通滤波器电路。
2MHz切比雪夫低通滤波器设计说明书
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修订记录目录目录1.技术简介 (6)1.1.目的 (6)1.2.技术背景 (6)2.总体设计 (7)2.1.系统架构与功能分解 (7)2.2.创新点与差异特性设计 (8)3.硬件设计 (9)3.1.硬件系统框图 (9)3.2.滤波器电路设计 (9)3.3其它电路 (12)4.系统测试与总结 (12)4.1.测试方案 (12)4.2.测试用例及结果 (13)4.3.总结 (15)5. 附录：Tina-TI仿真结果 (15)5.1方波滤波仿真 (15)5.2 傅里叶分析仿真 (16)5.3频率响应仿真 (17)关键词：MFB低通模拟有源滤波器；filter solutions；WEBENCH设计平台；Tina-TI摘要：综合运用filter solutions、WEBENCH等设计工具，设计合适的有源低通滤波器，实现输入2MHz的方波，输出无明显失真的2MHz正弦波。
缩略语清单：1.技术简介1.1.目的1）目的：模拟有源滤波器是用于筛选信号中某一部分频率，而遏制其他频率成分的一种特殊电路。
由于其频域的筛选特性，模拟有源滤波器常被用于去噪、抗混叠等信号处理过程中，在测量、控制和通信等领域扮演着重要的角色。
对于即将参加全国大学生电子设计大赛的学生来说，熟练掌握模拟滤波器的设计流程和设计方法是十分必要。
我们希望通过本次实践过程初步掌握模拟有源滤波器的设计过程和方法。
2）目标：1.熟悉并掌握在模拟有源滤波器设计过程中需要的理论知识和设计方法。
2.掌握filter solutions、WEBENCH等滤波器设计工具和Tina-TI仿真工具。
3.根据GPOP模块，设计并制作有源滤波器，实现输入2MHz的方波，滤波输出无明显失真的2MHz正弦波。