二阶低通滤波器的设计模电课设报告

课程设计说明书课程设计名称： 模拟电路课程设计课程设计题目： 通滤波器的设计学院名称： 空大学信息工程学院专业： 通信工程 班级：学号： 姓名：评分： 教师：2023年 03 月 06 日模拟电路 课程设计任务书2023－2023学年第2学期 第 1周－ 3周题目 二阶低通滤波器的设计内容及要求分别用压控电压源和无限增益多路反响二种方法设计电路；截止频率；增益；注：可使用试验室电源。进度安排1周：查阅资料，到机房学习仿真软件，确定方案，完成原理图设计及仿真；第2周：领元器件、仪器设备，制作、焊接、调试电路，完成系统的设计；第3周：检查设计结果、撰写课设报告。学生姓名：指导时间：周一、周三、周四下午

指导地点：E楼311室任务下达

2023年2月25日 任务完成

2023年36日

√1.评阅 □2辩论 √3.实际操作 4.其它系〔部〕主任注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。2、课程设计完毕后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。摘要RC网络组成，实际上是一种具有特定频率响应的放大器。滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分。本次试验依据实际要求设计一种压控电压源型二阶有源低通滤波电路和无限增LM324高增益，内部频率补偿运算放大器组成，承受仿真软件Multisim12.0，对压控电压源型二阶有源低通滤波电路和无限增益多路反响二阶有源低通滤波电路进展仿真分析、调试，从而实现电路的优化设计。名目\l“_TOC_250023“前言 1\l“_TOC_250022“第一章系统设计方案选择 2\l“_TOC_250021“总方案设计 2\l“_TOC_250020“子框图的作用 2\l“_TOC_250019“方案选择 3\l“_TOC_250018“其次章系统组成及工作原理 4\l“_TOC_250017“压控电压源二阶有源低通滤波器 4\l“_TOC_250016“无限增益多路反响二阶有源低通滤波器 5\l“_TOC_250015“第三章单元电路设计、参数计算、器件选择 6\l“_TOC_250014“压控电压源二阶有源低通滤波器设计及参数计算 6\l“_TOC_250013“无限增益多路反响二阶有源低通滤波器的设计及参数计算 6\l“_TOC_250012“第四章电路组装及调试 8\l“_TOC_250011“压控电压源二阶有源低通滤波器电路 8\l“_TOC_250010“调整方法 8\l“_TOC_250009“理论数据 8\l“_TOC_250008“实际测试数据 8\l“_TOC_250007“结果分析 8\l“_TOC_250006“无限增益多路反响二阶有源低通滤波器电路 9\l“_TOC_250005“调整方法 9\l“_TOC_250004“理论数据 9\l“_TOC_250003“实际测试数据 9\l“_TOC_250002“结果分析 10\l“_TOC_250001“实物图 10\l“_TOC_250000“第五章总结 11参考文献 1211前言QL〔定义QL

=L/rL

,rL

为电感的损耗电阻〕1000，而电容的品质因数QC

(定义QC

=C/gC

错误！未找到引用源。,gC

错误！未找到引用源。为电容的损耗电导)10000QL

错误！未找到频率越低，这些缺点便越突出。RCLC滤波器好，并且电阻还会是信号能量受损。电路结合起来组成的有源滤波器，不但可弥舍弃了电感，使整个电路的体积，重量大大减小，更便于实现集成化。，这些缺点将逐步被人们所抑制。〔LP带通滤波器BP；带阻滤波器〔BE；全通滤波器〔AP。滤波一般可分为有源滤波和无源滤波，有源滤波可以使幅频特性比较陡峭，而无RC有源滤波器具有输入通滤波电路是有源滤波电路的重要一种，适合作为多级放大器的级联。总方案设计RCRC网络放大器反响网络图1.1RC子框图的作用RC网络的作用图1.2RC起着至关重要的作用，通常主要由电阻和电容组成。图1.3图1.3同相放大电路210AV

1

R2R1大器具有输入阻抗格外高，输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大器。反响网络的作用〔电压或电流〕的一局部或全部通过通过反响网络，用肯定的方式送回到输入回路，以影响输入电量〔电压或电流。方案选择滤波器的选择如压控电压滤波器。级数的选择可获得-6dB每倍频程〔-20dB每十倍频程〕的衰减，每二阶低通或高通电路可获得-12dB每倍频程〔-40dB每十倍频程〕的衰减。元器件的选择一般设计滤波器时都要给定截止频率f〔C带内增益A c V0.7071.1初选电容值。表1.1滤波器工作频率与滤波器电容取值的对应关系f/Hz100~101101~102102~103103~104104~105105~106c/pF106~107105~106104~105103~104102~103101~102压控电压源二阶有源低通滤波器2.1所示图2.1压控电压源二阶有源低通滤波器根底电路f>>fo时o为截止频率RC电路的相移趋于-90RC电路的移相到-180ºC引到集成运放同通过。其特点是输入阻抗高，输出阻抗低。传输函数为：V(s) AA(s) O VF

错误！未找到引用源。V(s) 1(3A )sCR)(sCR)2i VF〔2.1〕通带增益：错〔2.2〕

误 ！ 未 找 到 引 用 源 。 AAo VF等效品质因素：错 误 ！ 未 找

引 用 源 。 Q 13AVF〔2.3〕特征角频率：错 误 ！ 未 找 到 引 用 源 。 1C RC〔2.4〕则V(s) A2错 误 ！ 未 找 到 引 用 源

OV(s)

o Ci s2 ns2〔2.5〕注：当3AVF

0AVF

Q C3时，滤波电路才能稳定工作。无限增益多路反响二阶有源低通滤波器2.2所示图22在二阶压控电压源低通滤波电路中，由于输入信号加到集成运放的同相输入端，Au〔p〕错误！未找到引用源。取值应小于3。可以考虑将输入信号加到集成运放的反相输入端，采f=fo四周的频率特性幅度。限增益多路反响低通滤波电路。 1CCRR错误！未找到引用源。A

(s)

1 2 1 2 s2 ( )s+C R R R CCRR1 1 2 3 1 2 1 2〔2.6〕错 误 ！ 未 找 到 引 用 源 。 Au

(s) uo ALA〔2.7〕注：错误！未找到引用源。s=sL

，Q为品质因数

s2 s+1L Q LC压控电压源二阶有源低通滤波器设计及参数计算电路图如图2.1所示由同相比例放大电路不同Q值下的幅频响应得知：Q0.707 〔3.1〕通带内的电压放大倍数：RA 1V

42 〔3.2〕R3滤波器的截止角频率：CCRR1 2 1 2错误！未找到引用源CCRR1 2 1 2C

2fC

2103〔3.3〕 1 1 1错 误 ！ 未 找 到 引 用 源 。 C A)Q CR CR V CR〔3.4〕依据上述公式可得：R

11 1 2 2 2RR1kR 3 431.1可取CC1 2

0.1F，可算出R1

596.58可由2k错误！未找到引用源。电位器代替电阻，可取1k根本到达设计要求。无限增益多路反响二阶有源低通滤波器的设计及参数计算电路图如图2.2所示通带内的电压放大倍数：RA V

22 〔3.5〕R1滤波器的截止角频率：CCRRCCRR1 2 1 2C

2103〔3.6〕依据上述公式可得：1.1可取错误！未找到引用源。CC1 2

〔3.5、以及品质因数计算公式可得：取错误！未找到引用源。fC=2kHz，Q=0.707，AV=2错误！未找到引用源。求得：错误！未找到引用源。RR1 2

可由2k错误！未找到引用源。电位器21代替，R错误！未找到引用源。由240错误！未找到引用源。电阻代替错误！未找21到引用源。R3

450.38，取450错误！未找到引用源。可由6个100错误！未找到引用源。串并联代替根本到达设计要求。压控电压源二阶有源低通滤波器电路调整方法当电路接入信号时，输出函数与理论不符时，调整R1电位器，使电路的截止频率为2kHz时，调解成功。理论数据当输入的信号频率小于截止频率2023Hz，其电路的增益为2。实际测试数据10V10V1kHz2kHz3kHz4kHz6kHz20V14V8V6V4V结果分析试验截止频率为2kHz，当输入信号频率低于2kHz错误！未找到2；当输入信号频率高于2kHz电路截止信号。根本符合试验要求。仿真电路图如图4.1~4.4所示图4.1压控电压源二阶低通滤波器 图4.2输入信号频率为1kHz图4.3输入信号频率为2kHz 图4.4输入信号频率为3kHz无限增益多路反响二阶有源低通滤波器电路调整方法当电路接入信号时，输出函数与理论不符时，调整R1电位器，使电路的截止频率为2kHz时，调解成功。理论数据0。实际测试数据表4.2输入频率无线增益多路反响电路实际数据输出电压输入电压1kHz20V10V2kHz14V3kHz7V4kHz4kHz6kHz4V2V结果分析试验截止频率为2kHz错误！未找到引用源，当输入信号频率为1kHz错误！未找到引用源。时，电路增益为2；当输入信号频率为1kHz，电路增益为1.4；当输入信号频率高于2kHz，电路截止信号。根本符合试验要求。仿真电路图如图4.5~4.8所示图4.5无线增益多路反响二阶有源低通滤波器图4.61kHz图4.7输入信号频率为2kHz 图4.8输入信号频率为3kHz实物图图4.9实物图〔正面〕 图4.10实物图〔反面〕二阶有源低通滤波器可以有效实现其功能，有效的抑制了高频信号而使低频信号放大输出。但其2kHz22kHz1kHz时，增益才能到达2倍，而在输入信号频率为2kHz时，增益为1.4倍。可以通过转变RC电路R、C的数值，增大品质因数Q实现增