有源低通滤波器的设计

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1、新疆大学课程设计报告所属院系：电气工程学院专业：电气工程及其自动化课程名称：电子技术基础A设计题目：有源低通滤波器的设计班级：　　　　学生姓名：学生学号：指导老师:　完成日期：2012.6.29　课程设计题目：有源低通滤波器的设计要求完成的内容：一、熟悉和了解什么是滤波器和有源滤波器。二、利用ＲＣ和放大器，组成一个有源低通滤波器。三、设计一个有源低通滤波器的截止频率为。四、该有源低通滤波器的放大倍数近似。五、对自己设计的滤波器各个部分都进行仿真、分析。并且能会算各个元件的值和怎么选取各元件（包括元件的耐压和功率大小）。六、最后通过实物的调节，得出分析和结

2、论。并写出在设计实验过程中所遇到的问题和一些问题的解决办法和感想。并在最后写出在设计过程中所参考的一些资料和书籍的名称。指导教师评语：评定成绩为：指导教师签名：年月日电气工程学院课程设计报告有源低通滤波器的设计一、总体方案的选择１．有源低通滤波器的介绍滤波器（filter），是一种用来消除干扰杂讯的器件，将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。利用R、L、C所组成的滤波电路称作无源滤波器，它有很多的缺点。其中的电感L本身具有电阻与电容，使得输出结果会偏离理想

3、值，而且会消耗电能。若只利用R、C再附加放大器则形成主动滤波器，它有很多的优点，例如：不使用电感使得输出值趋近理想值；在带通范围能提高增益，减少损失；用放大器隔离输出、入端，使之可以使用多级串联。顾名思义该装置需要提供电源（用以补偿主电路的谐波），其应用可克服LC滤波器　等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点（传统的只能固定补偿），实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功；三相电路瞬时无功功率理论是APF发展的主要基础理论；APF有并联型和串联型两种，前者用的多；并联有源滤波器主要是治理电流谐波，串联有源滤波器主要是治理电压谐波等引起的问题。有源滤波器同无源滤波器比

4、较，治理效果好，主要可以同时滤除多次及高次谐波，不会引起谐振，但是价位相对高！２.拟定系统方案框图　　输出过滤过后的信号一个同相或反相放大器RC组成的滤波电路输入要滤波的信号带有负反馈的反馈网络　　　　　　　图１－１　有源低通滤波器的框图３.方案的分析和比较方案一一阶有源低通滤波器在一级RC低通电路的输出再加一个电压跟随器，使之与负载很好有隔离开来，就构成一个简单的一阶有源低通滤波电路。由于电压跟随器的输入阻抗高、输出阻抗低，因此其带负载的能力很强。如果是不仅有滤波功能，而且能放大作用，就用同想比例放大电路。-12-电气工程学院课程设计报告　　　　　　　　　　　　　　

5、　　　　图１－２　一阶有源低通滤波器的原理图电路的传递函数　　　　　　　　（式１）为特征角频率　　　　　　　　　　　　　　　　　（式２）1.3.2幅频响应　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（式３）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（式４）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（式５）　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1－３一阶幅频响应-12-电气工程学院课程设计报告结论：由幅频响应，一阶滤波器的滤波效果不是很好，它的衰减只是20dB/十倍频程。滤波的效果不是很明显。方案二二阶有源低通滤波器二阶有源低通滤波器如图，由两节R

6、C滤波电路和同想比例放大电路组成，其特点是输入阻抗高，输出阻抗低。带负载能力强。它由两节RC滤波电路和同相比例运算电路组成，在集成运放输出端与集成运放同相输入端之间通过引入一个正反馈。在不同的频段，反馈的作用效果也有很大的不同，当信号频率时（为截止频率），由于的容抗很大，反馈信号很弱，因而对电压放大倍数的影响也很小，可以使增益；当信号频率时（为截止频率），虽然的容抗很小，但由于的容抗很小，使得集成运放同相输入端的信号也很小，输出电压必然也很小。所以，只允许低频率信号通过。　　　　　　　　　　　　　　　图１－４　二阶有源低通滤波器的原理图-12-电气工程学院课程设计报告

7、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1－５二阶幅频响应３.２方案的分析和比较通过上面的方案分析，综合选用方案二（二阶有源滤波器）。1.　由幅频响应，一阶滤波器的滤波效果不是很好，它的衰减只是20dB/十倍频程。滤波的效果不是很明显。而二阶滤波器的衰减则可以到40dB/十倍频程到80dB/十倍频程滤波效果好。2　.双图形的结构上比，方案一和方案二，两种都差不多。只不过方案二多一个电阻和电容。3.　从经济上考虑，二种方案都差不多。综合上述考虑　　本设计选择方案二（二阶低通滤波器）。一、单元电路的设计１.RC组成的滤波电路