有源滤波器电路的设计

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1、一、实验目的二、实验原理三、设计方法四、实验内容及要求五、实验报告及思考题有源滤波器电路的设计一、实验目的1．进一步理解有源滤波器的工作原理、性能特点;2．学习有源滤波器的设计方法;3.掌握滤波器有关参数的测量方法。滤波器是一种只传输指定频段信号，抑制其它频段信号的电路。滤波器的用途例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的干扰。低通滤波器二、实验原理有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。它是由晶体管或集成运放等有源器件和电阻、电容构成的。低通滤波器（LPF）高通滤波器（HPF）带通

2、滤波器（BPF）带阻滤波器（BEF）有源滤波电路的分类（一）低通滤波器（1）通带增益Avp通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大倍数。性能良好的LPF通带内的幅频特性曲线是平坦的，阻带内的电压放大倍数基本为零。（2）通带截止频率fp其定义与放大电路的上限截止频率相同。通带与阻带之间称为过渡带，过渡带越窄，说明滤波器的选择性越好。1.主要技术指标2.一阶有源滤波器电路特点是电路简单，阻带衰减太慢，选择性较差。(2)传递函数当f=0时，电容视为开路，通带内的增益为(1)通带增益(3)幅频响应3.二阶压控型低通

3、滤波器(2)传递函数(1)通带增益Q:品质因数(3)二阶压控型低通滤波器幅频响应Q=0.7,幅频特性较为平坦：结论：当时，幅频特性曲线的斜率为+40dB/dec。附：二阶反相型低通有源滤波器频率响应为其中：（二）有源高通滤波器(1)通带增益(2)传递函数其中：结论：当时，幅频特性曲线的斜率为+40dB/dec。(3)频率响应Q=0.7,幅频特性较为平坦：附：二阶反相型高通有源滤波器C3C2C1R2R1通带增益截止频率（三）有源带通滤波器(BPF)(1)中心的频率(3)品质因素：(2)中心频率处的电压放大倍

4、数(4)通带宽度：CC附：二阶反相型带通有源滤波器(2)中心频率处的电压放大倍数R1R2R3CC(1)中心的频率(3)品质因素：（四）有源带阻滤波器(BPF)(1)阻带中心的频率(3)品质因素：(2)通带的电压放大倍数简化计算，取值处理：R1=R2=R=2R3，C1=C2=C，C3=2C(1)阻带中心的频率(3)品质因素：(2)通带的电压放大倍数附：二阶反相型带阻有源滤波器简化计算，取值处理：有源滤波器的设计，就是根据所给定的指标要求，确定滤波器的阶数n，选择具体的电路形式，算出电路中各元件的具体数值。具

5、体步骤如下：（1）根据阻带衰减速率要求，确定滤波器的阶数n。（2）选择具体的电路形式。（3）根据电路的传递函数归一化滤波器传递函数的分母多项式，建立起系数的方程组。（4）解方程组求出电路中元件的具体数值。1、设计步骤三、设计方法2、设计举例例1．要求设计一个有源低通滤波器，指标为：截止频率fC=1kHz，通带电压放大倍数：Avo=2，在f=10fc时，要求幅度衰减大于30dB。（1）由衰减估算式：20ndB/十倍频，算出n=2。（2）选择下图为低通滤波器的电路形式。取运放静态平衡要求（3）建立起系数的方

6、程组元件的取值方法有下面几种：①当Av0=1时，先取R1=R2=R，然后再计算C1和C2。②当Av0≠1时，取R1=R2=R，C1=C2=C。③先取C1=C2=C，然后再计算R1和R2。此时C必须满足：④先取C1，接着按比例算出C2=KC1，然后再算出R1和R2的值。其中K必须满足条件：K≤Af+-1四个式子中共有六个未知数，先根据方法③确定电容：R1=11.25kΩ、R2=22.51kΩ、R3=R4=67.54kΩ取值靠近部标系列R1=12kΩ、R2=22kΩ、R3=R4=68kΩ例2．要求设计一个有源

7、高通滤波器，指标要求为：截止频率fC=500Hz，通带电压放大倍数为：Avo=1在f=0.1fC时，要求幅度衰减大于60dB。（1）由衰减估算式：20ndB/十倍频算出n>3。（2）由两级性能相同的二阶高通滤波电路构成，如下图所示：（3）建立起系数的方程组两级级联对数幅频特性当f=fc时Q=0.84取：C=0.022μFR1=8.6kΩR2=24.3kΩ取：R1=8.2kΩR2=22kΩ运放静态平衡要求R4=R2=22kΩ例3．要求设计一个有源二阶带通滤波器，指标要求为：通带中心频率通带中心频率处的电压

8、放大倍数：带宽：电路形式：R1R2R3CC(一)设计任务1.要求设计一个有源低通滤波器，指标为：截止频率fC=4.4kHz，通带电压放大倍数Avo=1，在f=10fc时，要求幅度衰减大于60dB。2.要求设计一个有源高通滤波器，指标要求为：截止频率fC=500Hz，通带电压放大倍数Avo=2，在f=0.1fc时，要求幅度衰减大于30dB。3.设计一个带通滤波器,通带中心频率fC=1kHz；通带中心频率处的电压放大倍数：Avo=