二阶有源低通滤波器

2014级《模拟电子技术》课程设计说明书二阶有源低通滤波器

院、部：电气与信息工程

学生姓名：某某

学号：**********

指导教师：***** 职称*****

专业：******

班级：**************

完成时间：****************

课程设计评定意见

《模拟电子技术》课程设计任务书学院：电气与信息工程学院

《模拟电子技术》课程设计任务书学院：电气与信息工程学院

摘要

滤波器是一种使用信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置，在信息处理、数据传送和抑制干扰等自动控制、通信及其它电子系统中应用广泛。采用集成运放构成的RC有源滤波器具有输入阻抗高，输出阻抗低，可提供一定增益，截止频率可调等特点。

分析了二阶有源低通滤波器的设计要求，确定了设计方案，计算了所需元器件参数。利用Multisim建立了二阶有源低通滤波器仿真模型，并进行了仿真测试。利用AD软件绘制了PCB图，用热转印设备进行了PCB板打印，完成电路板的制作，并对电路板进行了调试和测试。最后综合分析仿真结果与实测结果，达到了设计要求。

关键词：低通滤波器；截止频率；UA741

目录

1 绪论 (1)

1.1 课题研究背景和意义 (1)

1.2 设计依据 (1)

2 设计原理 (2)

2.1 压控电压源型二阶有源低通波电路设计原理 (2)

2.2 直流稳压电源的设计原理 (2)

3 二阶有源低通滤波器电路参数计算及仿真 (4)

3.1 二阶有源低通滤电路各单元参数计算 (4)

3.1.1 RC网络的参数计算 (4)

3.1.2 运算放大器的选择 (4)

3.1.3 反馈网络的参数计算 (5)

3.2 二阶有源低通滤波器电路仿真 (5)

3.2.1 二阶有源低通滤波器Multisim仿真电路图 (5)

3.2.2 Multisim仿真结果与分析 (6)

4 直流稳压电源的设计与仿真 (9)

4.1 直流稳压电源的工作原理及Multisim仿真电路图 (9)

4.2 直流稳压电源的器件选择 (9)

4.2.1 变压器 (9)

4.2.2 整流桥 (10)

4.2.3 三端稳压管 (10)

4.3 直流稳压电源仿真 (10)

4.3.1 变压部分 (10)

4.3,2 整流部分 (10)

4.3.3 滤波部分 (11)

4.3.4 稳压部分 (11)

5 电路制作与测试 (13)

5.1 PCB制版 (13)

5.2 电路的焊接 (13)

5.3 直流稳压电源的调试 (13)

5.4 二阶有源低通滤波器的调试 (14)

5.4.1 调试过程 (14)

5.4.2 调试数据记录及分析 (14)

5.4.3 误差分析 (15)

结束语 (16)

参考文献 (17)

致谢 (18)

附录 (19)

附录A PCB图 (19)

附录B 实物图 (20)

附录C 电子元器件清单 (22)

附录D 仿真电路图 (23)

1 绪论

1.1 课题研究背景和意义

这个世界中充满了各种各样的波，而这些波，有的是有用的，有的是无用的，有的是高频率波，有的是低频率波，人们怎样才能得到自己希望得到的各种波段呢，这就需要用到滤波器，而滤波器的种类繁多，如按照幅频特性的不同，一般分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等几类；按照器件的不同，分为有源滤波器、无源滤波器和晶体滤波器等。有源滤波器是指由放大电路及RC网络构成的滤波器电路。

在人们生活中，为了得到低频率的波段，就需要用到低通滤波器，与低通滤波器原理相同的有如下几个实例：一个固体屏障就是一个声波的低通滤波器。当一个房间中播放音乐时，房外很容易听到音乐的低音，但是高音部分大部分被过滤掉了。类似的情况是，一辆小汽车中非常大的音乐声在另外一个车中的人听来却是低音节拍，因为这时封闭的汽车（和空气间隔）起到了低通滤波器的作用，减弱了所有的高音。

电子低通滤波器用来驱动重低音喇叭和其它类型的扩音器、并且阻塞它们不能有效传播的高音节拍。无线电发射机使用低通滤波器阻塞可能引起与其它通信发生干扰的谐波发射。DSL分离器使用低通和高通滤波器分离共享使用双绞线的DSL和POTS信号。低通滤波器也在如Roland公司这样的模拟合成器合成的电子音乐声音处理中发挥着重要的作用。

1.2 设计依据

设计一种二阶RC有源低通滤波器电路,截止频率100HZ，通带内增益2~3倍。幅频特性、相频特性曲线尽可能接近理想化。

2 设计原理

2.1 压控电压源型二阶有源低通波电路设计原理

压控电压源型二阶有源低通波电路，由两节RC滤波电路和同相比例放大电路组成，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，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，其特点是输入阻抗高，输出阻抗低。电路原理图如图1所示。

图1 压控电压滤源二阶有源低通波电路

二阶RC有源低通滤波器的功能是让给定低频率的信号通过，而衰减或抑制给定范围之外的信号。由集成运放与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。

2.2 直流稳压电源的设计原理

直流稳压电源的结构框图和波形变换如图2所示：

图2 直流稳压电源的结构框图和波形变换

结合图2可以得出直流稳压电源的工作原理：电路接入幅值为220V、频率为50Hz的u i，通过电源变压器，将220V的电压幅值调整为合适的电路工作压值