二阶低通滤波器设计报告

光电子线路设计报告二阶有源低通滤波器班 级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2011年 9 月 20 日一、实验目的和要求实验目的：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)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。实验要求：1、设计二阶有源低通滤波器电路，计算电路元件参数，2、上限截止频率为1KHz3、Av=2。二、电路原理及设计方案1、实验器件电阻：47、56、75、300、330、430、470、510（） 1、15、3、4.7、5.1、7.5、10、11、15、20、 33、43、47、51、68、180、300、470 （K） 电容：0.001、0.01、0.1、1、0.0022、0.022、0.22、 0.015、0.033、0.33、0.047、0.47、4.7、10、 22、33、47、100、220 （uF） 5100、6800（pF）UA741集成运放2、实验原理滤波器是一种能使有用信号通过，滤除信号中的无用频率，即抑制无用信号的电子装置。有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。理想滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移，而在阻带内其幅值应为零。但实际滤波器不能达到理想要求。为了寻找最佳的近似理想特性，本文主要着眼于幅频响应，而不考虑相频响应。一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。滤波器的阶数越高，幅频特性衰减的速率越快，但RC网络节数越多，元件参数计算越繁琐，电路的调试越困难。任何高阶滤波器都可由一阶和二阶滤波器级联而成。对于n为偶数的高阶滤波器，可以由n/2节二阶滤波器级联而成；而n为奇数的高阶滤波器可以由(n-1)/2节二阶滤波器和一节一阶滤波器级联而成，因此一阶滤波器和二阶滤波器是高阶滤波器的基础。我选择的是VCVS低通滤波器。VCVS电路具有输出阻抗低，原件差值范围小和放大能力比较高等优点。此外，这种电路好比较容易调整，比如其增益值可用电位器微调R3和R4而精确地得到。 这个电路以下列关系式实现二阶低通函数CC2=1R1R2C1C2BC=1C21R1+1R2+1R2C11-K=1+R4R3量值1，即为VCVS运放的增益，同时也是滤波器的增益。以上可推得：R1=2BC2+B2+4CK-1C22-4CC1C2CR2=1CC1C2R1C2R3=KR1+R2K-1R4=KR1+R2选取C2=10/fc，因为截止频率fc为1KHz,所以C2为0.01F。要求K=2，则C1取0.15F。根据上面的式子，就可以得出，R1=22.5K，R2=7.5K，R3=R4=61K。3、电路设计图四、数据分析仿真分析：截止频率fc=993HZ实验结果分析f/HzVpp/mVf/HzVpp/mVf/HzVpp/mVf/HzVpp/mV3040450500605201005161505162005162505164005164505085005005504926004847004607504408004248504049003849303729503649704529803841000344110030011502841200264130023613502201400204选用30HZ作为零频，截至频率为955HZ。五、实验总结利用公式法设计有源二阶低通滤波器，要求解多元高阶方程组；若采用查表法求解电路参数，就简单得多。因此应尽量采用查表法求解电路参数，以减少电路运算复杂程度。虽然可能误差很大，但是能够带来很大的方便。初学设计时尽量能快速找到解决问题，培养解决问题的能力，积累设计经验。实验时与仿真时结果产生了较大的误差，可能是由实验室里的元器件问题和各种人为因素造成，毕竟实际操作能达到理想状态几乎是不可能的。通过此次的课设，我学到了很多知识，跨越了传统方式下的教与学的体制束缚，在论文的写作过程中，通过查资料和搜集有关的文献，培养了自学能力和动手能力。并且由原先的被动的接受知识转换为主动的寻求知识，这可以说是学习方法上的一个很大的突破。这次课程设计的能够顺利地完成，感谢在课设期间每位帮助过我的同学，特别是我们班的同学，他们和我分享了很多以往的经验，让我少走很多弯路。还要感谢所有传授我知识的老师，是他们的悉心教导使我有了一定的专业课知识，这也是课设能够得以完成的基础。再次感谢传授给我知识以及给我帮助和鼓励的老师，同学和朋友，谢谢。