有源滤波器的设计

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1、有源滤波器姓名：xx班级:XXX学号: x目录一、 基本简介二、 工作原理三、 有源滤波器的功能作用四、 有源滤波器分类 五、 有源低通滤波器的设计六、 总结 一、 基本简介滤波器是一种能使有用信号通过而大幅克制无用信号的电子装置。在电子电路中常用来进行信号解决、数据传播和克制噪声等。在运算放大器广泛应用此前滤波电路重要采用无源电子元件一电阻、电容、电感连接而成,由于电感体积大并且笨重导致整个滤波器功能模块体积大并且笨重。本文简介由集成运算放大器、电阻和电容设计有源滤波器，着重解说低通、高通、带通滤波电路。二、 工作原理有源滤波器工作原理是：用电流互感器采集直流线路上的电流，经/采样,将所得的

2、电流信号进行谐波分离算法的解决，得到谐波参照信号，作为PM的调制信号,与三角波相比,从而得到开关信号,用此开关信号去控制IBT单相桥,根据PW技术的原理,将上下桥臂的开关信号反接，就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流,将线上的谐波电流抵消掉。这是前馈控制部分。再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来，作为调节器的输入，调节前馈控制的误差。三、有源滤波器的具体功能及作用1、滤除电流谐波可以高效的滤除负荷电流中22次的各次谐波，从而使得配电网清洁高效,满足国标对配电网谐波的规定。该产品真正做到自适应跟踪补偿,可以自动辨认负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿,80u

3、响应负荷变化,20s实现完全跟踪补偿。2、改善系统不平衡状况可完全消除因谐波引起的系统不平衡，在设备容量许可的状况下,可根据顾客设定补偿系统基波负序和零序不平衡分量并适度补偿无功功率。在保证滤除谐波功能的基本上有效改善系统不平衡状况。3、克制电网谐振不会与电网发生谐振,并且在其容量许可范畴内还可以有效克制电网自身的谐振。这是无源滤波装置无法做到的。、多种保护功能具有过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能,以保证装置和电力系统安全运营，并可在负荷较轻时自动退出运营，充足考虑运营的经济性。四、 有源滤波器的设计1二阶低通有源滤波器（）基本原理常用的二阶低通有源滤波器如图所示。

4、由于C1接到集成运放的输出端，形成正反馈，使电压放大倍数在一定限度上受输出电压控制，且输出电压近似为恒压源,因此又称之为二阶压控电压源低通滤波器。当1C2=时，称f为电路的特性频率。一般,调试该电路，使其通带截止频率与一阶低通滤波器的相似,即p=f0。单端正反馈型低通滤波器如图所示电路中，虽然由C1引入了正反馈,但是,若ffp,则由于1的容抗很大，反馈信号很弱,因而对电压放大倍数的影响很小；若ff,则由于2的容抗很小，集成运放同相输入端的信号很小,输出电压必然很小，反馈作用也很弱,因而对电压放大倍数的影响也很小。因此，只要参数选择合适，就可以使f=fp附近的电压放大倍数因正反馈而得到提到,从而

5、使电路更接近于抱负低通滤波器。二阶低通有源滤波器重要性能如下:通带电压放大倍数二阶LPF的通带电压放大倍数就是频率f=0时的输出电压与输入电压之比,因此也就是同相比例放大器的增益: 传递函数 其中品质因数 幅频特性电路的幅频特性曲线如图所示，不同Q值将使幅频特性具有不同的特点。20lg|Au/Aup|/dBf/f0单端正反馈型低通滤波器幅频特性(）设计措施下面简介设计二阶低通有源滤波器时选用RC的措施。已知R1R2R，C1=C2=C，则 其中,由上式得知,f0、可分别由R、C值和运放增益的变化来单独调节,互相影响不大。若已知Q值，则由式4-4得通带电压放大倍数Aup,近而由上式可推导出R和Rf

6、。由此该设计措施对规定特性保持一定0而在较宽范畴内变化的状况比较合用，但必须使用精度和稳定性均较高的元件。2.二阶高通有源滤波器（1）基本原理二阶高通滤波器和二阶低通滤波器几乎具有完全的对偶性，即将二阶低通有源滤波器电路中的R和的位置互换,就构成了典型的单端正反馈二阶高通滤波器,如图所示。两者的参数体现式与性能也有对偶性。当R1=R2=，1=C2=C时，其重要性能如下：单端正反馈型高通滤波器通带电压放大倍数 传递函数 品质因数 幅频特性电路的幅频特性曲线如图所示,不同Q值将使幅频特性具有不同的特点。f/f020lg|Au/Aup|/dB单端正反馈型高通滤波器幅频特性（2）设计措施二阶高通有源滤

7、波器中R、C参数的设计措施也与低通滤波器相似，详见低通滤波器设计措施。 3.二阶带通有源滤波器带通滤波器（BF）能通过规定范畴的频率，这个频率范畴就是电路的带宽BW,滤波器的最大输出电压峰值出目前中心频率的频率点上。带通滤波器的带宽越窄，选择性越好，也就是电路的品质越高。只要将二阶低通滤波器中的一阶RC电路改为高通的接法,就构成了二阶带通滤波器。如图所示电路就是典型的单端正反馈型二阶带通滤波器。当R1=R2=R，C1=C2=C时，其重要性能如下：二阶带通滤波器传递函数 , 其中为同相比例放大电路的电压放大倍数中心频率和通带放大倍数 通带截止频率和通带宽度 品质因数 幅频特性电路的幅频特性曲线如

8、图4-8-9所示，不同Q值将使幅频特性具有不同的特点。Q值越大,通带宽度越窄,选择性也越好。f/f020lg|Au/Aup|/dB二阶带通滤波器幅频特性3.二阶带阻有源滤波器如图示电路就是典型的单端正反馈型二阶带阻滤波器。当R12=,C1C2=时，其重要性能如下:二阶带阻滤波器传递函数 中心频率和通带放大倍数通带截止频率和通带宽度 品质因数 幅频特性电路的幅频特性曲线如图所示，不同Q值将使幅频特性具有不同的特点。f/f020lg|Au/Aup|/dB二阶带阻滤波器幅频特性五、 设计实例有源低通滤波器的设计原理图设计低通滤波器是用来通过低频信号衰减或克制高频信号。如图a所示,为典型的二阶有源低通

9、滤波器。它由两级RC滤波环节与同相比例运算电路构成,其中第一级电容C接至输出端,引入适量的正反馈，以改善幅频特性。图（b）为二阶低通滤波器幅频特性曲线。 二阶低通滤波器滤波器的传播函数与性能参数由RC元件与运算放大器构成的滤波器称为有源滤波器,其功能是让一定频率范畴内的信号通过，克制或急剧衰减此频率范畴以外的信号,因受运算放大器带宽限制,此类滤波器仅合用于低频范畴,根据频率范畴可将其分为低通、高通、带通与带阻四种滤波器,它们的幅频特性如下图所示，具有抱负特性的滤波器是很难实现的，只能用实际特性去逼近抱负的,常用的逼近措施是巴特沃斯最大啊平坦响应和切比雪夫等波动响应。在不许带内有波动时，用巴特沃

10、斯响应较好，如果给定带内所容许的纹波差,则切比雪夫响应较好。1. 滤波器的传播函数 二阶RC滤波器的传播函数表类型传播函数性能参数低通电压增益低通滤波器的截止角频率2. 单元电路性能参数 低通滤波器 二阶低通滤波器的通带增益 截止频率,它是二阶低通滤波器通带与阻带的界线频率。 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。元件参数的计算二阶低通滤波器 二阶低通滤波器性能参数体现式为2=(CC1RR） (2.1）Q=0.7C/Q=1/R1+1/R2C+(1+V)/RC1 （.21.2)AV1+R4/R3 （.2.1.）工作原理滤波电路是一种能使有用频率通过，同步克制无用成分的电路。

11、滤波电路种类诸多，由集成运算放大器、电容和电阻可构成有源滤波器。有源滤波器不用电感,体积小,重量轻,有一定的放大能力和带负载能力。由于受到集成运算放大器特性的限制,有源滤波器重要用于低频场合。有源滤波器有低通、高通、带通和阻带等电路。低通滤波电路指低频信号能通过而高频信号不可以通过的电路，高频滤波电路则与低频滤波电路相反，带通滤波电路是指某一段的信号能通过而该频段之外的信号不能通过的电路,带阻滤波器和带通滤波器相反,即在规定的频带内,信号不能通过（或受到很大衰减或克制),而在其他频率范畴，信号则能顺利通过。组装与调试二阶低通滤波器 MutiSim电路图二阶低通滤波电路六、 总结有源滤波器的设计过程较为复杂，设计前需要对模拟电子技术的基本知识可以纯熟地掌握并应用，通过查询有关资料,理解有源滤波器的工作原理功能应用，设计过程中要认真仔细，完毕设计的过程是对基本知识的进一步掌握。