有源低通滤波器
有源滤波器实验报告
有源滤波器实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过对有源滤波器的实验研究，掌握有源滤波器的基本原理、特性和设计方法，加深对电子电路理论的理解，提高实验操作能力。
二、实验仪器和设备。
1. 信号发生器。
2. 示波器。
3. 直流稳压电源。
4. 电阻、电容、运算放大器等元器件。
5. 电路实验箱。
三、实验原理。
有源滤波器是利用运算放大器的高输入阻抗和低输出阻抗的特性，结合电容和电阻等元件构成的一种滤波器。
根据不同的电路连接方式和元器件参数，可以实现对不同频率信号的滤波作用。
四、实验内容。
1. 搭建低通有源滤波器电路。
2. 搭建高通有源滤波器电路。
3. 测量并记录滤波器的幅频特性曲线。
4. 测量并记录滤波器的相频特性曲线。
五、实验步骤。
1. 按照电路图搭建低通有源滤波器电路，并接通电源。
2. 调节信号发生器输出正弦波信号，接入滤波器输入端，通过示波器观察输出波形，记录频率和幅值。
3. 依次改变输入信号频率，记录输出波形的变化，绘制幅频特性曲线。
4. 根据测量数据计算并绘制滤波器的相频特性曲线。
5. 重复以上步骤，搭建高通有源滤波器电路，进行相同的测量和记录。
六、实验数据记录与处理。
1. 低通有源滤波器幅频特性曲线数据：频率（Hz）幅值（V）。
100 2.5。
500 2.3。
1000 2.0。
5000 1.5。
10000 1.2。
... ...2. 低通有源滤波器相频特性曲线数据：频率（Hz）相位（°）。
100 0。
500 -45。
1000 -90。
5000 -180。
10000 -270。
... ...3. 高通有源滤波器幅频特性曲线数据：频率（Hz）幅值（V）。
100 0.5。
500 0.8。
1000 1.2。
5000 2.0。
10000 2.5。
... ...4. 高通有源滤波器相频特性曲线数据：频率（Hz）相位（°）。
100 180。
500 135。
1000 90。
5000 0。
10000 -90。
二阶有源低通滤波电路截止频率计算
二阶有源低通滤波电路截止频率计算二阶有源低通滤波电路是一种常见的电子电路，用于抑制高频信号，只保留低频信号。
截止频率是指滤波电路输出信号幅度下降3dB的频率，也是滤波器的重要参数之一。
本文将介绍二阶有源低通滤波电路的原理和计算截止频率的方法。
二阶有源低通滤波电路由电容、电感、放大器等元件组成。
通过调整电容和电感的数值，可以控制滤波器的截止频率。
在滤波器中，电容和电感的作用是产生相位差，从而改变信号的频率响应。
放大器则起到放大信号的作用，增加滤波器的增益。
计算二阶有源低通滤波电路的截止频率需要考虑电容、电感和放大器的参数。
首先，根据滤波器的电路图，可以得到滤波器的传输函数。
传输函数是输入信号和输出信号的比值，可以用来描述滤波器的频率响应。
对于二阶有源低通滤波电路，传输函数可以表示为：H(s) = A / (s^2 + Bs + C)其中，s为复频域变量，A、B、C为滤波器的参数。
根据传输函数的表达式，可以计算出滤波器的截止频率。
截止频率的计算方法有多种，其中一种常用的方法是根据传输函数的模长计算。
传输函数的模长是输入信号和输出信号振幅的比值，可以用来描述滤波器的增益特性。
当传输函数的模长下降3dB时，即输出信号的振幅下降到输入信号的70.7%，此时的频率即为滤波器的截止频率。
根据传输函数的模长的计算公式，可以得到：|H(s)| = A / √(B^2 + (s - C)^2)当s = jω时，其中j为虚数单位，ω为角频率。
将s带入计算公式，即可得到传输函数的模长。
然后，找到传输函数模长下降3dB 的频率，即为滤波器的截止频率。
除了模长法，还可以使用极点法计算滤波器的截止频率。
滤波器的极点是传输函数的分母为0的解，可以用来描述滤波器的频率响应。
当极点的实部为负数时，滤波器的截止频率为极点的虚部。
当极点的实部为0时，滤波器的截止频率为极点的虚部的一半。
通过以上方法，可以计算出二阶有源低通滤波电路的截止频率。
关于多级低通有源滤波器的增益及Q值排序的深入思考
关于多级低通有源滤波器的增益及Q值排序的深入思考概要常见的多级低通有源滤波器的增益排序方法是把大部分乃至全部增益放在第一级。
如果只考虑要降低低频的输入参考噪声，这是正确的设计方法。
然而，其它的几种考虑因素可能会使您改变这种增益排序，以实现更为出色的实施方案。
这些需要考虑因素包括：每级特征频率范围内的噪声峰值效应、高 Q 值高增益级的过冲导致压摆范围受限和/或削波、可靠实施所需的放大器带宽。
本文将对上述情况进行描述，为其找出相应实施方案，并对这些方案的效果进行详解。
多级低通有源滤波器的设计考虑因素每个多级有源滤波器设计人员都不得不为各级 Q 值的排序和每级该分配多少增益之间的折衷而大伤脑筋。
如果滤波器的总增益要大于 1，最简单的设计方法就是把大部分乃至全部的增益放在第一级。
经过正确分析得出这种方法可以实现最低输入参考点噪声（当噪声频率远低于滤波器特性频率时）。
另外，对于标准的多极点设计，需要从低到高布置一系列的 Q 值。
在哪里布置 Q 值最高的一级是一个非常重要的考虑因素，实际上也是实施方案成功与否的关键。
这些 Q 值最高的一级会出现最高的输出噪声峰值，也是最有可能导致压摆范围受限和/或者削波的阶跃响应过冲的地方。
许多设计工具把这一级放在最前面，这恰与将大多数增益放在第一级的目标相冲突。
有些设计工具则把大多数增益放在最后一级，结果导致噪声峰值远远超过必要水平，增大了滤波器输出的整体噪声。
某些设计工具则采用折中方法，把 Q 值最高的一级放在中间（针对 4 阶以上而言），这种方法似乎非常适用于某些应用。
在采用有自身性能限制的真实部件来真正构建这些滤波器时，上述的考虑就不再是纸上谈兵。
使用一种近期开发的在线设计工具（参考资料 1），可以开发出多种能够实现相同目标频率响应的案例。
在选择不同的增益和 Q 值排序的情况下，它们的阶跃响应、噪声以及要求的放大器性能裕量会大相径庭。
当然，只有在设计的低频通带总增益大于 1 的情况下才需要考虑增益排序。
有源滤波器的设计
176有源滤波器的设计一．设计方法有源滤波器的形式有好几种，下面只介绍具有巴特沃斯响应的二阶滤波器的设计。
巴特沃斯低通滤波器的幅频特性为：ncuo u A j A 21)(⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ωωω ， n=1，2，3，. . . （1）写成：ncuou A j A 211)(⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ωωω （2） )(ωj A u其中A uo 为通带内的电压放大倍数，ωC A uo 为截止角频率，n 称为滤波器的阶。
从（2）式中可知，当ω=0时，（2）式有最大值1； 0.707A uoω=ωC 时，（2）式等于0.707，即A u 衰减了 n=2 3dB ；n 取得越大，随着ω的增加，滤波器 n=8 的输出电压衰减越快，滤波器的幅频特性 越接近于理想特性。
如图1所示。
0 ωC ω当 ω>>ωC 时，nc uo u A j A ⎪⎪⎭⎫⎝⎛≈ωωω1)( （3） 图1低通滤波器的幅频特性曲线 两边取对数，得： lg20cuo u n A j A ωωωlg20)(-≈ （4） 此时阻带衰减速率为： -20ndB/十倍频或-6ndB/倍频，该式称为衰减估算式。
表1列出了归一化的、n 为1 ~ 8阶的巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式。
表1 归一化的巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式 n 归一化的巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式 1 1+L s 2 122++L L s s 3 )1()1(2+⋅++L L L s s s4)184776.1()176537.0(22++⋅++L L L L s s s s1775 )1()161803.1()161807.0(22+⋅++⋅++L L L L L s s s s s6 )193185.1()12()151764.0(222++⋅++⋅++L L L L L L s s s s s s7)1()180194.1()124698.1()144504.0(222+⋅++⋅++⋅++L L L L L L L s s s s s s s8 )196157.1()166294.1()111114.1()139018.0(2222++⋅++⋅++⋅++L L L L L L L Ls s s s s s s s在表1的归一化巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式中，S L = csω，ωC 是低通滤波器的截止频率。
低通滤波器设计
4
自动化学院
NUST
2、二阶低通滤波器
滤波器阶数不同对性能有着影响， 滤波器阶数不同对性能有着影响，下图为二阶 有限增益的低通滤波器的原理图 的低通滤波器的原理图。 有限增益的低通滤波器的原理图。 一般的，电路中通常取： 一般的，电路中通常取：
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自动化学院
NUST
将一阶滤波器和二阶滤波器级联后可得到奇阶 的伯特瓦兹低通滤波器， 的伯特瓦兹低通滤波器，将二阶滤波器级联后可得 到偶阶的伯特瓦兹低通滤波器。 到偶阶的伯特瓦兹低通滤波器。 设计截止频率为1KHz的 例：设计截止频率为1KHz的4阶伯特瓦兹低通滤 波器
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NUST
参数的选取
传递函数为： 传递函数为： V0 ( S ) Ho H (S ) = = Vi ( S ) 1 + (3 − H o ) RCS + ( RCS ) 2 增益为： 增益为：
R3 + R4 Ho = R3
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1 滤波器的低通截止频率为： 滤波器的低通截止频率为： ω 0 = RC
NUST
说明
一、低通有源滤波器的设计
1、一阶低通滤波器 功能：低于截止频率的低频信号通过， 功能：低于截止频率的低频信号通过，衰减高 频信号分量， 频信号分量，通带为 0 ≤ ω ≤ ω c ， c 为截止频率。 ω 为截止频率。 RC网络构成的一阶低通滤波器的I/O关系如下 网络构成的一阶低通滤波器的I/O关系如下： RC网络构成的一阶低通滤波器的I/O关系如下：
' 1
' R2 = 1.52 KΩ
有源滤波器工作原理
有源滤波器工作原理有源滤波器是一种电子滤波器，它利用有源元件（如运算放大器）来增益和处理输入信号，以实现滤波功能。
有源滤波器可以分为两种类型：有源高通滤波器和有源低通滤波器。
有源高通滤波器的工作原理如下：输入信号经过一个电容器，然后连接到运算放大器的非反相输入端。
运算放大器的输出信号与输入信号相连接，形成一个反馈回路。
通过调整电容器和电阻的数值，可以设置滤波器的截止频率。
当输入信号的频率高于截止频率时，运算放大器的增益较低，从而实现高频信号的滤波。
而当输入信号的频率低于截止频率时，运算放大器的增益较高，从而实现低频信号的通过。
有源低通滤波器的工作原理与有源高通滤波器相反。
输入信号经过一个电阻，然后连接到运算放大器的非反相输入端。
运算放大器的输出信号与输入信号相连接，形成一个反馈回路。
通过调整电容器和电阻的数值，可以设置滤波器的截止频率。
当输入信号的频率低于截止频率时，运算放大器的增益较低，从而实现低频信号的滤波。
而当输入信号的频率高于截止频率时，运算放大器的增益较高，从而实现高频信号的通过。
有源滤波器相比于被动滤波器（如电容器和电感器）具有许多优势。
首先，有源滤波器的增益可以根据需要进行调整，从而提高滤波器的性能。
其次，有源滤波器可以提供更大的输出电流，从而驱动更大的负载。
此外，有源滤波器还可以实现更复杂的滤波功能，如带通滤波器和带阻滤波器。
然而，有源滤波器也存在一些限制和注意事项。
首先，由于有源滤波器使用了运算放大器，因此需要外部电源供电。
其次，有源滤波器对运算放大器的性能要求较高，如输入偏置电流、输入偏置电压和增益带宽积等。
因此，在设计有源滤波器时需要仔细选择合适的运算放大器。
总结起来，有源滤波器是一种利用有源元件来增益和处理输入信号的电子滤波器。
它可以根据需要调整增益，提供更大的输出电流，并实现更复杂的滤波功能。
然而，在设计和使用有源滤波器时需要注意外部电源供电和运算放大器的性能要求。
有源滤波器在许多电子设备中被广泛应用，如音频放大器、通信系统和测量仪器等。
二阶有源低通滤波器的设计
课程设计说明书课程设计名称：低频电子课程设计课程设计题目：二阶有源低通滤波器的设计学院名称：信息工程学院专业：电子信息工程学院班级：090111 学号：09041132 姓名：评分：教师：201 1 年 3 月 4 日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。
从滤波器阶数可分为一阶和高阶，阶数越高，幅频特性越陡峭。
高阶滤波器通常可由一阶和二阶滤波器级联而成。
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和无限增益二阶低通滤波器是有源滤波电路的重要一种，适合作为多级放大器的级联。
分别用分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路，并利用Multisim10仿真软件对电路的频率特性、特征参量等进行了仿真分析，仿真结果与理论设计一致参量等进行了仿真分析，仿真结果要与理论设计一致，为设计成功提供依据。
关键词二阶有源低通滤波器；压控；无限增益；仿真分析；《模拟电路》课程设计任务书20 10 －20 11 学年第2 学期第1 周－2 周题目二阶带通滤波器的设计内容及要求1、分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路；2、中心频率f O=2KHz；2、增益A V＝2；4、品质因数Q＝0.707进度安排1. 布置任务、查阅资料、选择方案，领仪器设备： 1天；2. 领元器件、制作、焊接：1天3．调试： 1天4. 验收：0.5天学生姓名：张超指导时间2011年2月21日～2011年3月4日指导地点：E 楼607 室任务完成2011 年3 月 4 日任务下达20 11 年 2 月21日考核方式 1.评阅□√ 2.答辩□ 3.实际操作□√ 4.其它□指导教师李翔文万在红系（部）主任陈琼目录第一章设计任务与要求 (5)第二章方案设计与选择 (6)2.1方案一：一阶有源低通滤波器电路 (6)2.2方案二：压控电压源二阶低通滤波电路 (6)2.3方案三：三阶压控电压源低通滤波器 (7)2.4方案四：无限增益多路反馈低通滤波电路 (8)第三章单元电路设计与参数计算.. 103.1 功能电路部分电路设计以及参数计算: (10)3.11压控电压源二阶低通滤波电路 (10)3.12无限增益多路负反馈二阶低通滤波器 (11)第四章安装与调试 (12)4.1 安装 (12)4.2 调试步骤 (12)4.21压控电压源二阶低通滤波电路 (12)4.22无限增益多路负反馈二阶低通滤波器 (13)第五章性能测试与分析 (16)5.1．二阶低通滤波电路的测试及分析： (16)5.11仿真测试的数据 (16)5.3．误差分析： (17)第六章结论与心得 (18)参考文献 (19)附录一芯片管脚 (20)附录二原件清单 (21)附录三总原理电路图 (22)1压控电压源二阶低通滤波电路 (22)2限增益多路负反馈二阶低通滤波器 (22)附录四作品实物图 (23)第一章设计任务与要求1分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路；2中心频率f O=2Hz；3增益A V＝ 24品质因数Q＝0.707第二章方案设计与选择由设计任务与要求可知，本实验设计功能电路部分要求分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计，所以在焊接电路板时，要将两种设计方法的电路板都焊接出来，且其参数设计要符合：截至f=2000Hz，增益Av= 2和品质因c数Q三个条件。
低通有源滤波电路
低通有源滤波电路由集成运放与RC低通电路一起组成，可以提高通带电压放大倍数和带负载能力。
低通滤波器（LPF）最简单的低通滤波器由电阻和电容元件构成，实际上这是一个最简单的RC低通电路，一般称为无源低通滤波器。
该低通电路的电压放大倍数为：•当频率高于截止频率时，随着频率的升高，电压放大倍数将降低，因此电路具有“低通”的特性。
•这种无源RC低通滤波器的主要缺点是电压放大倍数低，由Au 的表达式可知，通带电压放大倍数只有l。
•同时带负载能力差，若在输出端并联一个负载电阻，除了使电压放大倍数降低以外，还将影响通带截止频率fo的值。
有源二阶低通滤波器工作原理
有源二阶低通滤波器工作原理
源二阶低通滤波器是一种被广泛应用于信号处理、音频和视频处理等领域的电路。
其主要功能是将高于一定频率的杂波信号滤掉，同时保留低于该频率的有效信号。
它由一个由电容和电阻组成的RC滤波器以及一个运放组成。
电容和电阻通过一种特定的方式组合起来，形成了一个二阶滤波器的传递函数。
该传递函数可以用来描述滤波器对信号的处理效果。
在该滤波器中，信号通过电容和电阻进入运放，进而被分成两个分支进行处理。
其中一支分支的输出信号会被另一分支所控制，这样就可以将高频信号滤除。
通过这种方式，源二阶低通滤波器可以有效过滤掉杂波信号，从而提高信号的质量。
此外，该滤波器结构简单、工作稳定，并且易于设计和实现，因此在很多应用领域得到广泛应用。
有源滤波电路
（a） 图6-12 【例6-2】电路图
（b）
Vo Vn VP 0
该电路在频率低时有输出，频率高时无输出，因此电路（a）是低通滤波器。
在电路（b）中，在频率低时无输出，频率高时有输出，因此电路（b）是 高通滤波器。
（2） 电路（a）的通带增益为
Avp 1
Rf R1
电路（b）的通带增益为 Avp
【例6-2】电路如图6-12所示。已知集成运放均为理想运放； （1）分别说明各电路是低通滤波器还是高通滤波器，简述理由； （2）分别求出各电路的通带增益。
解： （1）在电路（a）中，若输入电压频率趋于零，则C1和C2相当于开路，集成运放构成 电压跟随器， 输出电压为 Vo Vi 若输入电压频率趋于无穷大，则C1和C2相当于短路，输出电压为
通带宽度 B
品质因数
Q
1 3 Avf
Avf 1
Rf R1
f0 Q
通带电压增益
Avp
Avf 3 Avf
上限截止频率
f p2
B f0 2
B 下限截止频率 f p1 f 0 2
【例6-3】图6-13（a）所示电路中，R=796kΩ，C=0.01μF，R1=243kΩ，
6.2 有源滤波电路
6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 有源低通滤波器 有源高通滤波电路 有源带通滤波电路 有源带阻滤波电路
6.2.1 有源低通滤波器
低通滤波器的主要技术指标如下： （1）通带增益Aup 通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大倍数。理想的 LPF通带内的幅频特性曲线是平坦的，阻带内的电压放大倍数 为零，如图6-1中虚线所示。 （2）通带截止频率fp 截止频率是滤波器通带与阻带的界限频率。低通滤波器 的截止频率指随着工作频率的提高，滤波器的传递函数的模 下降到0.707Aup时所对应的频率。 （3）衰减速率 实际滤波器的通带与阻带之间称为过渡带，如图6-1所 示。过渡带越窄，说明滤波器的选择性越好。通常用滤波器 在通带外每十倍频衰减了多少来表示。
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引言模拟电子技术课程设计是一门独立设课、有独立学分的实践性课程，同“模拟电子技术”理论讲授课程有密不可分的关系，起着相辅相成的作用，也是在“模拟电子技术实验”课的基础上，进一步深化的实践环节。
其主要目的是通过本课程，培养、启发学生的创造性思维，进一步理解电子系统的概念，掌握小型模拟电子系统的设计方法，掌握小型模拟系统的组装和调试技术，掌握查阅有关资料的技能。
基本任务是设计一个小型模拟电子系统。
目录引言 (1)模拟电子技术课程设计任务书 (3)长沙学院课程设计鉴定表 ........................... 错误！未定义书签。
一电路原理及其介绍 (4)1.什么是滤波器 (4)2.什么是低通滤波器 (4)3.有源低通滤波器的运放 (4)4.实验的要求和目的 (5)5.模拟电子电路的设计流程图 (5)6.电路设计的一般步骤 (5)7.电路原理 (6)二电路的参数 (7)1.参数的要求 (7)2.参数的要求 (8)3.参数的确定 (9)三Multisim电路仿真 (9)1................................................................................................................. 电路的仿真 (9)3.调试中遇到的问题及解决方法 (11)四实验总结 (11)五参考文献 (12)模拟电子技术课程设计任务书系（部）：电子与通信工程系专业：电子信息工程指导教师:电路原理及其介绍1.什么是滤波器滤波器是一种能使有用频率信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置，常用于信号处理、数据传输和干扰抑制等方面，有源低通滤波电路由集成运放和无源元件电阻和电容构成。
它的功能是允许从零到某个截止频率的信号无衰减地通过，而对其他频率的信号有抑制作用。
有源低通滤波电路可以用来滤除高频干扰信号。
［1］但对于滤波器设计的综合技术，由于其网络元件参数的实际选择和调试的困难，采用普通实验设计方法不仅解决不了上述问题，还花费大量时间和设计成本，以至于设计出的产品价格昂贵，电路噪声大等质量问题也不尽人意。
因此，对有源低通滤波器的设计新方法探讨，仍有积极的实际意义。
［2］随着集成运放的广泛应用，有源滤波器的应用更为广泛，因此有源滤波器性能的分析和电路设计就成为一个核心问题。
2.什么是低通滤波器低通滤波器是容许低于截止频率的信号通过，但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。
电路的设计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。
本次课程设计采用压控电压源型设计课题。
3.有源低通滤波器的运放运算放大器是目前应用最广泛的一种器件，虽然各中不同的运放结构不同，但对于外部电路而言，其特性都是一样的。
运算放大器一般由4个部分组成，偏置电路，输入级，中间级，输出级，其中输入级一般是采用差动放大电路（抑制电源），中间级一般采用有源负载的共射负载电路（提高放大倍数），输出级一般采用互补对称输出级电路（提高电路驱动负载的能力）。
运算放大器的性能指标包括5个，开环差模电压放大倍数，最大输出电压，差模输入电阻，输出电阻，共模抑制比CMRR。
（开环差模放大倍数是指集成运放在无外加反馈回路的情况下的差模电压的放大倍数。
最大输出电压是指它是指一定电压下，集成运放的最大不失真输出电压的峰一峰值。
差模输入电阻的大小反映了集成运放输入端向差模输入信号源索取电流的大小。
要求它愈大愈好。
输出电阻的大小反映了集成运放在小信号输出时的负载能力。
共模抑制比放映了集成运放对共模输入信号的抑制能力，其定义同差动放大电路。
CMRR越大越好。
）实际是有要求的。
首先运放的输入阻抗要足够大，以免输入阻抗对电路中的实际电阻产生过大的影响。
其次运放的开环增益AV0要足够大。
但由于这些条件非常容易满足，因此在设计有源二阶低通滤波器时，不考虑。
但在仿真时，不同的运放对滤波器的指标还是有影响的。
4.实验的要求和目的（1）构建有源低通滤波电路，掌握有源滤波电路的结构形式。
（2）分析有源低通滤波电路性能。
5.模拟电子电路的设计流程图总体电路图绘制（1）提出有源滤波器的技术指标和性能指标，他可包括在通带、阻带上的幅度要求，相位要求及其他需要的特性;（2） 寻找合适的传递函数；（3） 用实际电路实现传递函数，通常有多种电路可实现该传递函数；（4） 对所得各个电路进行各种性能分析，如容差分析，灵敏度分析；（5）选 出能满足所有要求的电路；（6）对选出的电路进行优化。
7.电路原理采用计算法设计有源低通二阶滤波器，其电路从集成运放输出到同相输入间 引入一个负反馈，该反馈使改滤波器只允许低频端的信号通过，实现低通滤波。
用查表法设计，已知电路响应特性、形式、类型及阶数、滤波器性能参数，再根 据截止频率，选定电容标称值，查表求出相应电容值及电阻值，通过计算得到设 计值以确定电路参数。
它由两节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，在不同的频段，反馈的极性不相同，当信号频 率f>>f0时（f0为截止频率），电路的每级RC 电路的相移趋于-90°，两级 RC 电路的移相到-180°，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。
其特点是输入阻抗高，输出阻抗低。
传输函数为：A U F 1 + (3 - A ^) sCR + (sCR )2 令 A 0 = A^ 称为通带增益Q = —^ 称为等效品质因数3 — AV F八—U (s )A ( s ) = o U s« =^L称为特征角频率c RC则A( s)=—磐一S2+ n S +①2Q c上式为二节低通滤波电路传递函数的典型表达式注：当3 —A^> 0，即、< 3时滤波电路才能稳定工作。
二电路的参数1.参数的要求电路性能参数其通带电压放大倍数即为同相比例放大电路的放大倍数：-L =KA aro oS’ + — S + OT其传递函数:其中：Wo=1/RC 截止角频率，它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。
3 一、品质因数，它的大小影响低通滤波器在截止频率处幅频特性的形状。
不同Q通过分析且在"'频达到40dB/倍^/而 =0.707时，滤波器的幅频特性最为平坦；如果Q >0.707时,幅频特性将出现峰 值。
因此，我们后面要用到巴特沃斯归一化方法设计电路图参数。
*1归•化的巴特沃斯低通滤波器传通函数的分母多项式II !.':'-化的巴特沃斯低通漓波器传递函数的分—式1 s L 十12 邑.++ 1上 (S L +S i +】)-&+ 1)4 (5； +O.7653\ ■+ +1 一归77禺■+ [)3 (2 +。
面8。
电 +1) & + 1面湘丸 +1)(七 +1)6 (s ； +0.51764上 +1)-队；+4is L +1)-Gj +19318S.r +1)7 (5； + 0.44504-; +1)(5； +1.24691±f +l)-(5； + LKOI94> +l)(s z +1) 8 + O.HOI% +1)0； +11 I I 】爵 +1)0； +1 66294" + 1) + 1.96 1 5亳 +1)2. 参数的要求我的设计题目是二阶有源低通滤波器。
要求截止频率f0=500HZ ；为了波特JO芸0C10有源低通滤波电路的幅频特性曲线口：当信号频率大于截止频率时信号的衰减率只有20dB/十倍频。
而 有源低通滤波电路衰减可以 止频率附近，有用信号可以得到一定提升。
如果Q 奸性最为平坦；如果Q >0.707时,幅频特性将出现峰 受到衰 口图能够更好的平稳，我选择Q值为0.707,选择电容器的容量，计算我选择C1=C2=100nF,则根据根式得R1=R2= 1/(2 fC =3K经同相放大电路输入后计算得通带增益为A=1+Rf/R1=1.53.参数的确定以上的参数会使电压放大1.5倍，截止频率为500HZ，电压输出波形为正弦波。
三Multisim电路仿真1.电路的仿真2.仿真的结果400 HwVIRTUAL由图可见经仿真分析可得在衰减一3dB时得出的上限截止频率为501.609HZ。
与当初设计的500H Z十分接近。
二阶有源低通滤波器仿真波形图如图所示，放大倍数大约在1.2倍，与原先设计的1.5倍有较大的误差，可能与元器件的参数设计误差太大有关，需要设计更加精准的参数。
3.调试中遇到的问题及解决方法调试中特性测量中选择“Magnitude” [Horizontal和Vertical坐标类型都选择“Log”。
如果幅频曲线的水平线没出现，可能是Vertical坐标范围中的终点F没调到合适位置，也可能是参数没选择好，可适当调整。
实验总结在为期一周的实验中我学到了许多在课堂上没学到的东西，通过去图书馆查找资料，根据不同的书籍了解到设计有源低通滤波电路，加强了对二阶低通滤波电路的认识和理解，对元件的选择原则和计算有了基本的了解，锻炼了动手能力，提高了对电路的分析能力，为以后实验设计打下了初步基础。
此外，我还熟悉了Multisim软件的应用。
用Multisim进行仿真分析，进一步加深了在设计有源滤波器的过程中要应对和解决的问题，学习并了解了有源滤波器的调试方法及幅频特性的测量。
通过这次课程设计，在查找资料的过程中我涉猎到很多课外知识，明白自己所学的仅仅是一些片面的，还有很多东西需要去发现和了解。
而图书馆就是我们了解这些知识的最好地方，因此在今后的学习中一定要重视图书管的利用。
五参考文献[1]康华光电子技术基础一模拟部分高等教育出版社2006[2]杨刚模拟电子技术基础实验电子工业出版社2003[3]邱关源电路北京高等教育出版社2006[4]朱彩莲Multisim电子电路仿真教程西安电子科技大学出版社2007[5]沈明发低频电子线路实验暨南大学出版社2001。