二阶压控型低通滤波器的设计
二阶低通滤波器的设计模电课设分析方案
课程设计说明书课程设计名称: 模拟电路课程设计课程设计题目：二阶低通滤波器的设计学院名称：信息工程学院专业：通信工程班级：学号：姓名：评分：教师：20 13年 3 月 13日模拟电路课程设计任务书20 12－20 13学年第2 学期第1周－3周Array注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
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。
滤波一般可分为有源滤波和无源滤波，有源滤波可以使幅频特性比较陡峭，而无源滤波设计简单易行，但幅频特性不如有源滤波器，而且体积较大。
二阶低通滤波器可用压控和无限增益多路反馈。
采用集成运放构成的R C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。
压控电压源型二阶低通滤波电路是有源滤波电路的重要一种，适合作为多级放大器的级联。
本文根据实际要求设计一种压控电压源型二阶有源低通滤波电路，采用E DA仿真软件Multisim12对压控电压源型二阶有源低通滤波电路进行仿真分析、调试，从而实现电路的优化设计。
关键词：二阶低通滤波器，截止频率，电路设计目录前言1第一章课程设计任务及要求21.1设计任务21.2设计要求2第二章系统组成及工作原理32.1有源二阶压控滤波器32.2无限增益多路反馈有源滤波器 (4)第三章电路设计、参数计算、器件选择63.1二阶压控低通滤波器设计及参数计算63.2无限增益多路反馈有源滤波器的设计及参数计算6第四章电路组装及调试84.1压控电压源二阶低通滤波电路84.2无限增益多路负反馈二阶低通滤波器11第五章实验结论155.1实验数据记录与处理15参考文献16附录一芯片介绍：17附录二元件清单18附录三实物图19前言当今时代，随着科学技术的发展，先进的电子技术在各个近代学科门类和科学技术领域中占有不可或缺的核心地位。
二阶有源低通滤波器课程设计
目录一题目规定与方案论证........................................................ 错误!未定义书签。
1.1（设计题题目）二阶有源低通滤波器............................................. 错误!未定义书签。
1.1.1题目规定.................................................................................. 错误!未定义书签。
1.1.2 方案论证................................................................................. 错误!未定义书签。
1.2（实训题题目）波形发生器与计数器............................................. 错误!未定义书签。
1.2.1题目规定.................................................................................. 错误!未定义书签。
1.2.2方案论证.................................................................................. 错误!未定义书签。
二电子线路设计与实现........................................................ 错误!未定义书签。
2.1二阶有源低通滤波器........................................................................ 错误!未定义书签。
2.2十位二进制加法计数器电路设计.................................................... 错误!未定义书签。
课程设计--二阶低通滤波器设计
课程设计--二阶低通滤波器设计1. 理论基础二阶低通滤波器（second-order low-pass filter）属于电子滤波器的一种。
在电子信号处理中，低通滤波器（low-pass filter）是指可以滤掉高频部分，只保留信号中低频部分的滤波器。
二阶低通滤波器可以更加有效的滤掉高频部分，有更好的频率响应特性。
2. 实验目的设计一个二阶低通滤波器，学习和掌握滤波器的设计方法和理论基础。
3. 实验器材- 电阻器- 电容器- 运放（OPAMP）4. 实验步骤步骤1：选择设定滤波器的截止频率fc，以及质量因数Q值。
其实这两个参数是相互影响的，如果截止频率增大，Q值也需要增大；如果Q值增大，则截止频率也需要增大。
具体选择需要根据实际需求和设计条件来确定。
步骤2：根据所选择参数，计算出滤波器的电路参数，包括电容器和电阻器的阻值和电容值。
步骤3：按照电路图进行电路连接和布线。
步骤4：进行实验测试。
可以使用信号发生器输入测试信号，观察输出信号波形和频率响应特性。
5. 实验结果根据实际需要和设计条件，选择合适的截止频率和Q值，设计出二阶低通滤波器电路，进行实验测试。
观察输出信号波形和频率响应特性。
6. 实验注意事项- 实验时需要注意硬件电路的连接问题；- 工作电压选择和滤波器电路的工作范围匹配；- 实验测试时需要合理地选择信号频率和振幅，避免过高的信号幅值造成硬件模块损坏，或者信号失真等问题。
7. 实验拓展- 可以进行滤波器级数的增加，设计更高阶的滤波器电路；- 可以修改电路参数和工作电压，观察滤波器的频率响应曲线变化；- 可以将低通滤波器改成高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等，进行不同类型滤波器的设计。
二阶低通有源压控电源型滤波器设计与实现
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二阶低通有源压控电源型滤波器设计与实现作者：伊德日呼代沁萨日娜
来源：《中国新技术新产品》2012年第19期
摘要：随着电子信息的发展，滤波器作为信号处理所不可或缺的部分，也得到了迅速的发展，且应用极为广泛，在卫星云图、电视信号以及雷达接收机当中滤波器是不可缺少的一部分。
本文介绍了滤波器的基本理论思想，具体阐述了低通滤波器的基本工作原理及设计方法。
设计出二阶低通有源压控电源型滤波器，并采用仿真，该滤波器效果优越。
关键词：滤波器；集成运放；放大倍数；频率
中图分类号：DF412.1 文献标识码：A
1滤波器
1.1滤波器的概念
1.2滤波器的幅频特性
1.3有源滤波电路
无源滤波电路是RLC等元件构成，不含受控电子器件的电路。
有源滤波电路是RLC等元件以外还用了线形组件等有源器件构成的滤波器。
由有源器件（晶体管或集成运放）和电阻、电容构成的滤波器称为RC有源滤波器。
滤波器分为一阶、二阶和高阶滤波器。
阶数越高，其幅频特性越接近于理想特性，滤波器的性能就越好。
如集成运算放大器可以构成体积小，品质因数高的有源滤波器。
2集成运算放大器
2.1集成运算放大器的基本组成
2.1.1输入级。
课程设计--二阶有源低通滤波器
一题目要求与方案论证1.1（设计题题目）二阶有源低通滤波器1.1.1题目要求设计二阶有源低通滤波器。
要求截止频率f0=1000HZ；通带内电压放大倍数A=15，品质因数Q=0.707。
分析电路工作原理，设计电路图，列出电路的传递函数，正确选择电路中的参数。
1.1.2 方案论证（1）：对信号进行分析与处理时, 常常会遇到有用信号叠加上无用噪声的问题, 这些噪声有的是与信号同时产生的, 有的是传输过程中混入的。
因此, 从接收的信号中消除或减弱干扰噪声, 就成为信号传输与处理中十分重要的问题。
根据有用信号与噪声的不同特性, 消除或减弱噪声,提取有用信号的过程称为滤波, 实现滤波功能的系统称为滤波器。
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。
工作原理：二阶有源滤波器是一种信号检测及传递系统中常用的基本电路, 也是高阶虑波器的基本组成单元。
常用二阶有源低通滤波器的电路型式有压控电压源型、无限增益多路反馈型和双二次型。
二阶低通滤波器
钦州学院《模拟电子》课程设计报告院系机械与船舶海洋工程学院专业过程控制自动化学生班级 2013级133班姓名刘良新学号 **********指导教师单位钦州学院指导教师姓名张晓培指导教师职称2016年10月二阶低通滤波器自动化专业 2013级刘良新指导教师张晓培摘要：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。
滤波一般可分为有源滤波和无源滤波，有源滤波可以使幅频特性比较陡峭，而无源滤波设计简单易行，但幅频特性不如有源滤波器，而且体积较大。
二阶低通滤波器可用压控和无限增益多路反馈。
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。
压控电压源型二阶低通滤波电路是有源滤波电路的重要一种，适合作为多级放大器的级联。
本文根据实际要求设计一种压控电压源型二阶有源低通滤波电路，采用proteus仿真软件对压控电压源型二阶有源低通滤波电路进行仿真分析、调试，从而实现电路的优化设计。
关键词：二阶低通滤波器，截止频率，电路设计设计目的:（1）进一步掌握模拟电子技术课程所学的理论知识，重点复习滤波器设计需要的知识点。
（2）了解滤波器的工作原理，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。
（3）了解并熟悉电路设计的基本思想和方法。
目录前言 (4)第一章课程设计要求 (5)1.1设计要求 (5)第二章系统组成及工作原理 (2)2.1有源二阶压控滤波器 (2)2.2无限增益多路反馈有源滤波器 (6)第三章电路设计、参数计算、器件选择 (5)3.1二阶压控低通滤波器设计及参数计算 (5)3.2无限增益多路反馈有源滤波器的设计及参数计算 (8)第四章电路组装及调试 (6)4.1压控电压源二阶低通滤波电路 (6)4.2无限增益多路负反馈二阶低通滤波器 (9)第五章实验结论 (11)5.1实验数据记录与处理 (11)5.2设计体会................................................................................. . (11)参考文献 (14)附录一芯片介绍： (14)附录二元件清单 (15)附录三实物图 (15)前言当今时代，随着科学技术的发展，先进的电子技术在各个近代学科门类和科学技术领域中占有不可或缺的核心地位。
二阶有源低通滤波器的设计
二阶有源低通滤波器的设计该电路由一个差分放大器和一个低通滤波器组成。
差分放大器用于放大输入信号，低通滤波器则用于实现滤波功能。
下面是二阶有源低通滤波器的设计步骤：1.确定滤波器的性能要求：包括截止频率、通带增益、阻带衰减等参数。
根据实际需要选择合适的数值。
2.选择运放：根据设计要求选择合适的运放，一般常用的运放有理想运放、运放OP07等。
3.计算电阻的值：通过滤波器的通带增益和截止频率来计算电阻的值。
通常情况下，第二级和第三级的电阻值要与第一级的电阻值相等。
4.计算电容的值：根据截止频率来计算电容的值。
一般来说，选择合适的电容值可以使得电路的性能更好。
可以根据实际情况来调整电容值。
5.计算放大倍数：根据通带增益来计算放大倍数。
根据放大倍数来选择合适的运放。
6.绘制电路图：根据上述计算结果和所选择的运放，绘制出滤波器的电路图。
7.进行电路模拟：使用电路模拟软件进行仿真，比较仿真结果与设计要求是否一致。
如果有误差，调整电阻或电容的数值进行优化。
8.组装电路：根据电路图，将电路进行组装。
选择合适的电阻和电容进行焊接。
9.测试电路：将输入信号接入电路，并使用示波器来测量输出信号。
检查输出信号的频率特性和增益特性是否满足设计要求。
10.进行调整：如果测试结果不满足要求，可以通过调整电阻和电容的数值来优化电路性能。
总结：二阶有源低通滤波器的设计是一个系统的工程，需要充分考虑滤波器的性能要求和电路参数的选择。
在设计过程中，可以使用电路模拟软件进行仿真，同时进行实际电路的测试，以确保滤波器的性能达到预期目标。
二阶RC有源低通,高通,带阻滤波器的设计
电子技术课程设计报告（二阶RC有源滤波器的设计）目录第一章设计任务与要求 (3)1.1 设计任务 (3)1.2 设计要求 (3)第二章设计方案 (3)2.1 总方案设计 (3)2.1.1 方案框图 (3)2.1.2 子框图的作用 (3)2.1.3 方案选择 (4)第三章设计原理与电路 (6)3.1 单元电路的设计 (6)3.1.1 原理图设计 (6)3.1.2 滤波器的传输函数与性能参数 (8)3.2 元件参数的计算 (10)3.2.1 二阶低通滤波器 (10)3.2.2 二阶高通滤波器 (10)3.2.3 二阶带通滤波器 (10)3.2.4 二阶带阻滤波器 (11)3.2 元器件选择 (11)3.3 工作原理 (12)第四章电路的组装与调试 (12)4.1 MultiSim电路图 (13)4.2 MultiSim仿真分析 (15)第五章设计总结 (19)附录 (20)附录Ⅰ元件清单 (20)附录Ⅱ Protel原理图 (20)附录Ⅲ PCB图（正面） (21)附录Ⅳ PCB图（反面） (22)参考文献 (23)第一章 设计任务与要求1.1 设计任务1、学习RC 有源滤波器的设计方法；2、由滤波器设计指标计算电路元件参数；3、设计二阶RC 有源滤波器(低通、高通、带通、带阻)；4、掌握有源滤波器的测试方法；5、测量有源滤波器的幅频特性。
1.2 设计要求1、分别设计二阶RC 低通、高通、带通、带阻滤波器电路，计算电路元件参数，拟定测试方案和步骤；2、在multisim 里仿真电路，测量并调整静态工作点；3、测量技术指标参数；4、测量有源滤波器的幅频特性；5、写出设计报告。
第二章 设计方案2.1 总方案设计2.1.1方案框图图2.1.1 RC 有源滤波总框图RC 网络反馈网络放大器2.1.2子框图的作用1 RC网络的作用在电路中RC网络起着滤波的作用，滤掉不需要的信号，这样在对波形的选取上起着至关重要的作用，通常主要由电阻和电容组成。
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二阶压控型低通滤波器的设计 - 1 - / 14 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----------------------------------------------------------------------------------------------- 7 AC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 二阶压控型低通滤波器的设计 - 2 - / 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。
实验要求： 设计一个二阶压控型低通滤波器。要求：通带增益为2，截止频率为2KHz，可以选择0.01的电容器，电阻的阻值尽量接近实际计算值，电路设计完后，用Multisim仿真软件进行仿真分析，并画出其频率特性曲线。
实验原理： 1、 滤波器基础知识简介 按照滤波器的工作频带，滤波器可分为低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）、带阻滤波器（BEF）几种。按滤波器传递函数的极点数又分为一阶滤波器、二阶滤波器等。如果滤波器仅由无源元件（电阻、电容和电感）组成，则称之为无源滤波二阶压控型低通滤波器的设计 - 3 - / 14 器；若滤波器含有有源元件（晶体管、集成运放等），则称之为有源滤波器。 由阻容元件和运算放大器组成的滤波电路称为RC有源滤波器。由于集成运放有带宽的限制，目前RC有源滤波器的工作频率比较低，一般不超过1MHz。
2、 有源低通滤波器（LPF） 低通滤波器允许输入信号中低于截止频率的低频或直流分量通过，抑制高频分量。有源低通滤波器是以RC无源低通滤波器为基础，与集成运放连接而成。
3、 二阶压控型低通滤波器 二阶压控型有源低通滤波器如下图所示。
U174132
4
7651
R11kΩRf1kΩ
R31kΩR21kΩC21uFC11uF
图 1. 二阶压控型低通滤波器原理图 二阶压控型低通滤波器的设计
- 4 - / 14 将电容器的接地端改接到运放的输出端，引入了正反馈。由于在通带内电容器可视为“开路”，因此的改接不影响滤波器的通带
电压放大倍数，即。 为简化计算，令R2=R3=R，C1=C2=C，根据“虚短”和“虚断”特性以及叠加定理可解得传递函数：
令s=，得滤波器的频率响应表达式：
式中。 令= 解得该滤波器的上限截止频率为
≈1.27 定义有源低通滤波器的等效品质因数Q为f=时电压放大倍数的模与通带电压放大倍数之比，即
Q= 二阶压控型低通滤波器的设计
- 5 - / 14 在实际应用中，Q的调节范围为0.5，一般选取Q=1附近的值。
实验设计 本次实验采用上述二阶压控型低通滤波器电路图。令
≈1.27=1.27 可取，C=0.01，R=10.122
仿真分析 运用Multisim软件对上述实验设计思路进行仿真分析。
1、 仿真电路 运用Multisim绘制的实验电路图如下 二阶压控型低通滤波器的设计
- 6 - / 14 U174132
4
7651
R1100kΩRf100kΩ
R310.122kΩR210.122kΩC210nFC110nF
VCC
12V
VEE-12V
XFG1
XBP1INOUT
图 2.实验设计电路图 电路中，XFG1为该二阶压控型低通滤波器提供电源。XBP1有
两组端口，左侧IN是输入端口，其“+”、“-”输入端分别接被测电路输入端的正、负端子；右侧OUT是输出端口，其“+”、“-”输入端分别接被测电路输出端的正负端子。XBP1的IN端为二阶压控型低通滤波器提供一扫描信号。
2、 实验结果 2.1波特图仪显示 运用Multisim中的波特图仪（XBP1）观察二阶压控型低通滤波器的频率特性。XBP1的设置以及观察结果显示如下： 二阶压控型低通滤波器的设计 - 7 - / 14 图 3. XBP1的幅频显示1 图 4. XBP1的幅频显示2 图 5. XBP1的幅频显示3 二阶压控型低通滤波器的设计
- 8 - / 14 图 6. XBP1的相频显示1 图 7. XBP1的相频显示2 根据上述五幅波特图仪的显示可知： 该滤波器呈现低通状态。在f=1mHz即通带内20lg=6.021dB，的相移为0Deg；在f=时，20lg=5.994dB；在f=2.136KHz时，20lg=1.9dB，的相移为-122.534Deg。
2.2 AC交流分析显示 二阶压控型低通滤波器的设计 - 9 - / 14 运用Multisim的AC交流分析功能对该滤波器进行仿真分析。显示节点后的电路如下：
U174132
4
7651
R1100kΩRf100kΩ
R310.122kΩR210.122kΩC210nFC110nF
VCC
12V
VEE-12V
XFG110
3042VCCVEE05
图 8. 交流分析电路图 节点2的输出结果如下页：