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 1305402313

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

钦州学院本科课程设计

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 (2)

第一章课程设计要求 (3)

1.1设计要求 (3)

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 (4)

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 (6)

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 (12)

附录一芯片介绍： (12)

附录二元件清单 (13)

附录三实物图 (13)

刘良新二阶低通滤波器

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。同时在国家的事业中发挥了重大作用，只有科技才能使一个国家变得真正强大。作为一名大学生不仅仅要努力学习理论知识，还要把理论运用到实践中去，做到学以致用。

低通滤波器的使用非常广泛。该种滤波器只让规定的低频率通过，而且电路性能稳定，增益易调节。利用这一特点不仅可以通过有用信号还可以抑制无用信号。工程上常常用低通滤波器作信号处理，数据传输和抑制干扰。例如：无线电发射机利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；固体屏障也是一个声波的滤波器，当一个房间播放音乐时很容易听到低音，但高音被滤掉了。

我国现有滤波器的种类和所覆盖的频率虽然基本上满足现有各种电信设备。但从整体而言，我国有源滤波器发展比无源滤波器缓慢，尚未大量生产和应用。我国电子产品要想实现大规模集成，滤波器集成化仍是一个问题。

钦州学院本科课程设计

第一章课程设计任务及要求

1.1设计要求

1.分别用压控电压源和无限增益多路反馈两种方法设计电路

2.截止频率fc=2000HZ

3.增益Av=2

第二章系统组成及工作原理

2.1有源二阶压控滤波器

基础电路如图1所示

图2.1二阶有源低通滤波基础电路

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

刘良新 二阶低通滤波器

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-90º，两级RC 电路的移相到-180º，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：

)()()(i o s V s V s A = 2F F )()-(31sCR sCR A A V V ++= (2-1)

令 F 0V A A = 称为通带增益 --------------------（2-2）

F

31V A Q -=称为等效品质因数 -----------------（2-3） RC

1c =ω 称为特征角频率 --------------------（2-4） 则2c n 22c 0)(ωωω++=s Q

s A s A -------------------------------------------------(2-5) 注 时，即当 3 03 F F <>-V V A A 滤波电路才能稳定工作。

2.2无限增益多路反馈有源滤波器

基本形式图2

图2.2 无限增益多路反馈有源滤波基础电路

在二阶压控电压源低通滤波电路中，由于输入信号加到集成运放的同相输入端，同时电容C1在电路参数不合适时会产生自激震荡。为了避免这一点，Aup 取值应小于3.可以考虑将输入信号加到集成运放的反相输入端，采取和二阶压控电压源低通滤波电路相同的方式，引入多路反馈，构成反相输入的二阶低通滤波电路，这样既能提高滤波电路的性能，也能提高在f=f0附近的频率特性幅度。由于所示电路中的运放可看成理想运放，即可认为其增益无穷大，所以该电路叫做无限增益多路反馈低通滤波电路。