二阶有源低通滤波器

设计题题目 二阶有源低通滤波器设计一个有源低通滤波器的截止频率为 f 10kHz 。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。本次课程设计采用压控电压源型设计课题。有源二阶滤波器基础电路如图 1 所示：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>>fO时（fO 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( s) = Vo(S) =avV (s)1 + (3- A )sCR + (sCR)2iV F当 f=0 或者频率很小时，各电容可视为开路A二A =1+ (A f1) R1/R1 称为通带增益 0VFvf-Q =称为等效品质因数3 - AVF1® =称为特征角频率c RC则 A( s)=上式为二节低通滤波电路传递函数的典型表达式注：当Q = 0.707时的3dB截止角频率，当A = A >3电路将自激振荡。 0 VF当s = jw代入A( s)=A w 2VF cws 2 +c s + W2Q cA w 20 cws 2 + c s + W2Q c(式11)则 20 lgA( jW)A°1二 201g =Tl-()22 + ()2WW Qcc(式 12)(式 13)图2-2二阶有源低通滤波电路的幅频响应由图可见,当 Q = 0. 707时,幅频特性最平坦,而当 Q > 01707时,在通带截止频 率附近幅频特性曲线将会上翘。 Q 值越大特性曲线上翘得越厉害。可见 Q 值具有重要 的意义, Q 值不同,幅频特性曲线的形状也不同。在设计滤波器时, Q 值是一个重要的 参数。2.1.3 电阻电容的选取 根据（式 15）RR12（式 16）R1 =R2 , c1=c2由 f=10kHz在这里所选用的电容C= 1000pF推出 R = 15.9kG1R = 16kG2C = C =1000pF12（2）芯片介绍：产品型号：LM324N1.概述与特点LM324是由四个独立的运算放大器组成的电路。它设计在较宽的电压范围内单电源工作, 但亦可在双电源条件下工作。本电路在家用电器上和工业自动化及光、机、电一体化领域 中有广泛的应用。其特点如下：具有宽的单电源或双电源工作电压范围；单电源3V30V，双电源±1.5V±15V 内含相位校正回路, 外围元件少消耗电流小：Icc=0.6mA （典型值，RL=«）输入失调电压低：±2mV （典型值）电压输出范围宽：0V Vcc1.5V共模输入电压范围宽：0V Vcc1.5V封装形式：DIP14图 2 LM324N 实物图图 3 LM324N 管脚图-Dvccn实习了两个星期的，我们学会了很多东西，培养了动手能力也为我们以后的工作打下 了良好的基础。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知 识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真 正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问 题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设 计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢 固。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛 勤指导下，终于游逆而解。同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表 示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！参考文献1 康华光，北京：高等教育出版社，2006.12 邵毅全马耀庭SHA等，二阶有源低通滤波器设计与仿真研究。学术期刊（激光杂志）2009年3期3 朱达群, 施围著，电子电气电路仿真。中国电力出版社 20094 郑君里等编著， 信号与系统 。高等教育出版社 2000