二阶有源低通滤波器课程设计

1、二阶有源低通滤波器2009043209 09通信2彭雄亮长沙学院模电课程设计说明书目二阶有源低通滤波器系（部）电子与通信工程系专业（班级）09 通信彭雄亮号 2009043209指导教师谢志宇张刚林王璐露高岳民 起止日期2010年11月22日一27日摘要：我课程设计的课题是二阶有源低通滤波器。首先，根据老师给定的课程设计的任务和要求，选 定一款集成运算放大器，再根据技术要求选择其它元器件，设计出外围电路，并设计出整体电路的 电路图及其各元件的参数，同时要给出其工作原理；第二步，对设计出的电路图进行仿真。通过仿 真软件Multisim 对所设计的电路的进行瞬态分析测试和交流扫描以及其它必要仿真，

2、并进行分析， 确定电路设计的正确性和可行性；最后，第三步把仿真结果与理论指标进行对比分析，并对设计成果作出评价.关键词:滤波器、二阶有源低通感量，这就必然增加电感元件的体积，重量与成本。这种矛盾在低频时尤为突出。为了解决这 一矛盾，五十年代有人提出用由电阻、电容与晶体管组成的有源网络替代电感元件，由此产生了用 有源元件和无源元件(一般是R和C)共同组成的电滤波器，称为有源滤波器。六十年代末由分立元 件组成的有源滤波器得到应用。七十年代以来，由薄膜电容、薄膜电阻和硅集成电路运算放大器构 成的薄膜混合集成电路提供了大量质优价廉的小型和微型有源RC滤波器。集成电路技术的出现和迅速发展给有源滤波器赋予

3、巨大的生命力。集成电路有源滤波器不但从根本上克服了R、L、C无源滤波器在低频时存在的体积和重量上的严重问题，而且成本低、质量可靠及寄生影响小。和无源滤波 器相比，它的设计和调整过程较简便，此外还能提供增益。当然，有源滤波器也有如下缺点：1. 由于有源元件固有的带宽限制，使绝大多数有源滤波器仅限于音频范围(f <20KHZ)内应用，而无源滤波器没有这种上界频率限制，适用的频率范围可高达500MHZ2 .生产工艺和环境变化所造成的元件偏差对有源滤波器的影响较大。3 .有源元件要消耗功率。因此在世尽管如此，在声频(f <4KHZ)范围内有源滤波器在经济和性能上要比无源滤波器优越得多， 界

4、各国先进的电话通信系统中得到极其广泛的应用。8目录绪论实习的主要内容设计作品名称（或课题）3.1电路设计原理图：.3.2真和性能测试与分析:心得体会:5存在的不足及建议: 6参考文献:1.绪论从上世纪二十年代至六十年代，电滤波器主要由无源元件R L、C构成，称为无源滤波器。为了提高无源滤波器的质量，要求所用的电感元件具有较高的品质因数Q,但同时又要求有一定的电2实习的主要内容09级模拟电子技术课程设计任务书系（部）：电子与通信工程系专业：09通信 指导教师：谢志宇、张刚林、王璐露、高岳民课题名称二阶有源低通滤波器1、选题范围:1.1直流稳压电源类:串联稳压、三端稳压等。1.2信号源（振荡器）类

5、:1.3放大器类（低频、中频、高频、音频、甲类、乙类、丙类等）晶体管类、集成运算类等;1.4滤波器类（有源、无源）：高通、低通、带通、带阻;（对信号处理方式：调幅、调频、鉴频、鉴相、微分、积分、检波等）1.5也可通过各种模拟IC的典型应用电路设计;2、设计要求:2.1设计方法、参数、计算步骤、公式和基本原理说明;2.2电路必须通过multisim软件仿真验证;2.3有相关参数测试数据或波形分析说明。1、祥见课程设计指导书2、课程设计提交的资料:2.1课程设计说明书打印稿及电子文档;2.2设计电路仿真源文件;起止日期（或时间）设计内容（或预期目标）备注度安排2010年12月27日一31日祥见课程

6、设计指导书教研室意见年 月曰系（部）主 管领导意见年 月曰3设计作品名称（或课题）二阶有源低通滤波器3.1电路设计原理图:在本次试验中设计一个有源低通滤波器，截止频率f c=1kHz,通带电压放大倍数：Auo=2,在f = 10f c时，要求幅度衰减大于30dB。图1 二阶有源低通滤波器原理图 （一）有源二阶低通滤波电路1.压控电压源二阶低通滤波电路 电路如图1所示。其传输函数为：Au(S)R1C1Auo1C1C2R1 R21 1(1Auo sR2C2C1C2 Ri R2R2C1Q为品质因数,通带内的电压放大倍数:Auo1滤波器的截止角频率:J Ri R2C1C22 fccQR1C1R2C11

7、(1 SRC为了减少输入偏置电流及其漂移对电路的影响，应使:R1R2R3 / R4将上述方程与Auo1联立求解，可得:R4Af (R1R2)为了使运放输入端对地电阻平衡,在求解电路参数时,还要外加一个等式 R1+R2=R3/R。若在给定有源二阶低通滤波器的截止频率为fc=2kHz，电压增益为 Av=2,品质因素为 Q=0.707的情况下，选择集成运放的型号为卩A741，并取电容C=0.01忻，然后将C=0.01疔，Q=0.707, Av=2, Fc=2kHz已知条件代入上述求出的性能参数方程和R1+R2=R3/R4,表达式就构成了四元三次方程组。解该方程组得电路参数为R1=5.63KQ,R2=

8、11.25K Q R3=R4=33.76K Q, C1=C=0.01 疔3.2仿真和性能测试与分析:在Multisim9软件下仿真的波形图:XISave ExtTrd ' r略 Cscilloscope-ZSClJt nTmCrarr*i ACiann#) BT1 +：2.E22 ms-&97.173mV-：.M5VT2 十*13. KI msML汀凶mV-l.KflVT2T104300 1OM V3.>MV-Chan|- TirrntbassLi-DivX Wjitrpn plrrel ASM mVj'&ivChanrel ESzalE p VVDiv

9、y sositon 1。阳 EV* H-Tfigtr已泸俸划IF电Leve 10I VyT A：'cj AB-I AC I >0 I |DC r AC | 0 |"DC I r h佬 空空空J竺阿乏图2输入输出信号波形幅频特性曲线：Fl»tter-KBF1XJ厂心eI 即沧止曲三Halcj&ntalI tof m IF-Comrels日三匸兰姿I Sjim | Ser. j|WHzHzF2M1相1-20：；1圮I L&J 5 I+厂'-图3幅频特性曲线本次试验要求的截止频率fc=1kHz，在f = 10f c时，要求幅度衰减大于30dB

10、,根据仿真的数据可知基本上符合。4心得体会:这次的模拟电子基础课程设计，我们完成了从设计到制作的完整过程，在这期间学到了很多关于模电理论和实践方面的知识，受益匪浅。虽然遇到了很多困难，但我也深深的体会到了其中 的乐趣，它也让我对模电的知识有了更切身的理解。我们制作的是在书上出现过的，但是要通过我们所学的知识完全自行思考和设计出电路。在查找了许多有关方面的资料，以及观察分析了许多集成运算放大器后，我们最终设计出了自己的 电路。期间我发现我们所学的理论与实际还是有很大的区别的，于是我们通过理论联系实际，最 后我们确定了自己的合理的原理图，进行了分析和元件参数的一定程度的修改。之后我们又对电 路图进

11、行了仿真。在使用Multisim 仿真的过程中，我们第一步是绘制滤波器的原理图，接着根据计算的结果设 置元件的各种参数，最后就要应用Multisim 的仿真功能观察了电路交流扫描分析等各种仿真分析, 得出了相应的仿真图形。通过理论与结果的比较，我们对电路元件参数进行了相应的修改，最后,并且对其有了更深的理解得到了较为合理的原理图。短暂几天的课设，让我深切的体会到模电这门课程的作用和意义 对于我们以后的实践有着极大的作用。另外，通过这次课设让我们进一步的了解到了仿真软件的 重要作用。这次课设不论是在理论知识还是在具体实践都有了极大的提高。在以后的学习中，我们会不断的摸索，不断实践，更好的利用各种手段帮助我们提高，使我们 更好的理解所学的知识，弥补实践的不足，由理