二阶有源低通滤波器的设计

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1、二阶有源低通滤波器的设计学号：1120600XX姓名：黄平凹一、设计要求设计一个压控电压源型二阶有源低通滤波电路，要求通带截止频率f0=100kHz，等效品质因数Q=0.707，试确定电路中有关元件的参数值。二、选择运放设计要求的截止频率较高，因此要求运放的频带较宽，选用通频带较宽的运放，本例选用运放3554AM，带宽为19MHz，适合用于波形发生电路、脉冲放大电路等。输出电流，达到100mA，精度高，满足设计要求。三、电路设计压控电压源型二阶有源低通滤波器典型电路如图1所示：图1为便选取R1=R2=R，C1=C2=C，则通带截止频率为f0=fn=，可首先选定电容C=1nF，计算得

2、R=1．59k，选R=1．6k。等效品质因数Q==0.707，故Au=1.59，即1+=1.59，则R4=0.59R3。为使集成运放两个输入端对地的电阻平衡，应使R3//R4=2R=3.2k，则R3=17.2k，R4=10.2k，选R3=18k，R4=10k。四、理论计算根据实际选择的元件参数重新计算滤波电路的特征参量。压控电压源型二阶有源低通滤波器的传递函数为令s=，得到二阶低通滤波电路的频率特性为其中，f0==100kHz。通带电压放大倍数为A0=Au=1+=1+=1.56通带截止频率f0与3dB截止频率fc计算如下f0=fn===99.5Hz根据fc的定义，当f=fc时，应有

3、=，即fc=1.27f0=126.4kHz。实际设计的二阶有源低通滤波电路，如图2所示：图2五、基于Protues软件模拟用交流分析法测试电路的幅／频特性。双击模拟器，在出现的对话框中，如图3所示，进行如下设置：起始频率100Hz，终止频率100MHz，扫描类型选择十进制，纵坐标选dB为刻度，选择Graph／Simulate命令。仿真结果如图4所示，测得的通带电压放大倍数、3dB截止频率也与理论分析相一致。图3图4六、实验结果分析图4所示图形为对电路图2进行仿真的的输出幅频响应图，随信号源电压频率的变化，输出端电压幅值逐渐变化，当输入源频率变化到100kHz时，输出端电压降到了，频

4、率上升到一定值时，输出端电压下降，最后到基本可以忽视，体现出电路的低通滤波特性，符合电路理论设计结果。七、总结通过对低通滤波电路的设计，更进一步的了解到了电路通低频阻高频的原理，通过电路中运算放大器的控制，电容值的设定，实现频率对电路中输出电压幅值的控制，从而实现电路的低通滤波，当信号源频率超过截止频率时，电路将对信号进行阻断，滤出低频状况下的信号，在实际应用中也就是对低频有用信号的选取。本次电路设计我也充分认识到了运用软件对电路制作的强大能力，在以后的学习过程中，对制图软件的学习需要加大力度。