有源滤波电路的设计
班级： 电气15-5班
成员：姜兴舟 学号：1505110111
胡晨阳
胡小可
一．项目名称：有源滤波电路的设计
二．设计要求：通过集成运放设计滤波器，给定是三个不同频率信号的叠加，其频率分别为100Hz ，10kHz ，200kHz ，幅值均为5mV ，利用软件进行电路设计获取10kHz 的信号输出，并进行放大100倍，要求给出滤波前电压信号图像，滤波后图像，思考如何根据仿真电路获取滤波电路的上限和下限频率，并通过计算验证。尝试修改电阻参数，检查结论是否成立。
三．思路：
1. 方案框图
图1.1.1 RC有源滤波总框图
2.分析
1 RC网络的作用
在电路中RC 网络起着滤波的作用，滤掉不需要的信号，这样在对波形的选取上起着至关重要的作用，通常主要由电阻和电容组成。
2 放大器的作用
电路中运用了同相输入运放，其闭环增益 RVF=1+R4/R3同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大级。
3 反馈网络的作用
将输出信号的一部分或全部通过牧电路印象输入端，称为反馈，其中的电路称为反馈网络，反馈网络分为正、负反馈
由于我们的放大电路在第一个综合训练中就已经做好，所以，我们在这里主要是制作滤波器。
3. 关于滤波器类型的选择
一阶滤波器电路最简单，但带外传输系数衰减慢，一般在对带外衰减性要求不高的场合下选用。无限增益多环反馈型滤波器的特性对参数变化比较敏感，在这点上它不如压控电压源型二阶滤波器。当要求带通滤波器的通带较宽时，可用低通滤波器和高通滤波器合成，这比单纯用带通滤波器要好
1. 级数选择
滤波器的级数主要根据对带外衰减特殊性的要求来确定。每一阶低通或高通电路可获得-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。多级滤波器串接时传输函数总特性的阶数等于各级阶数之和。当要求的带外衰减特性为-mdB 每倍频程（或mdB 每十倍频程）时，则取级数n 应满足n 大于等于m/6(或n 大于等于m/20)。
2. 运放的要求
在无特殊要求的情况下，可选用通用型运算放大器。为了满足足够深的反馈以保证所需滤波特性，运放的开环增应在80dB 以上。对运放频率特性的要求，由其工作频率的上限确定，设工作频率的上限为Fh, 则运放的单位增益宽带应满足下式：BWG 大于等于（3-5）AefH ，式中为滤波通带的传输系数。
如果滤波器的输入信号较小，例如在10mV 以下，则选低漂移运放。如果滤波器工作于超低频，以至使RC 网络中电阻元件的值超过100k Ω，则应
选低漂移高输入阻抗的运放。
四．
五．电路设计：
比例系数：A =Uo /U p =1+R f /R 1
当C 1=C 2=C =0. 16μF , R 1=R =100，R 2=2R =200时，另中心频率. . . f 0=1/2πRC =10KH z , 可得电压放大倍数，通带放大倍数，下限截止频率f p 1和上限截止频率f p 2，通频带分别为A u =A uf /(3-A uf ) *1/(1+j /(3-A uf )(f /f 0-f 0/f ）。 使上式等于100。当f =f 0时，提出
A up =A uf /3-A uf =Q A uf
. . ⎤⎡2f p 1=f 0/2⎢3-A uf ) +4-(3-A uf ）⎥ ⎢⎥⎣⎦
. . ⎤⎡2=f 0/2⎢3-A uf ) +4-(3-A uf ）⎥ ⎢⎥⎣⎦. . . . . . . . f p 2
f bw =f p 2-f p1=3-A uf f 0=f 0/Q
A u =100，R f /R 1=200/101 . .
四．仿真演示：
滤波前电压信号图像：
滤波后电压图像：
这里我们为了让波显示出来，将坐标进行了调节。
五．思考总结
在综合训练中受益匪浅，通过查找资料和小组讨论有缘滤波电路，加强了对知识点的理解和掌握，对元件的选取和参数的计算有了基本的了解，锻炼了动手能力提高了分析能力，熟悉了仿真软件的使用，为以后更深一步的学习打下了基础。
有源滤波电路的设计
班级： 电气15-5班
成员：姜兴舟 学号：1505110111
胡晨阳
胡小可
一．项目名称：有源滤波电路的设计
二．设计要求：通过集成运放设计滤波器，给定是三个不同频率信号的叠加，其频率分别为100Hz ，10kHz ，200kHz ，幅值均为5mV ，利用软件进行电路设计获取10kHz 的信号输出，并进行放大100倍，要求给出滤波前电压信号图像，滤波后图像，思考如何根据仿真电路获取滤波电路的上限和下限频率，并通过计算验证。尝试修改电阻参数，检查结论是否成立。
三．思路：
1. 方案框图
图1.1.1 RC有源滤波总框图
2.分析
1 RC网络的作用
在电路中RC 网络起着滤波的作用，滤掉不需要的信号，这样在对波形的选取上起着至关重要的作用，通常主要由电阻和电容组成。
2 放大器的作用
电路中运用了同相输入运放，其闭环增益 RVF=1+R4/R3同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大级。
3 反馈网络的作用
将输出信号的一部分或全部通过牧电路印象输入端，称为反馈，其中的电路称为反馈网络，反馈网络分为正、负反馈
由于我们的放大电路在第一个综合训练中就已经做好，所以，我们在这里主要是制作滤波器。
3. 关于滤波器类型的选择
一阶滤波器电路最简单，但带外传输系数衰减慢，一般在对带外衰减性要求不高的场合下选用。无限增益多环反馈型滤波器的特性对参数变化比较敏感，在这点上它不如压控电压源型二阶滤波器。当要求带通滤波器的通带较宽时，可用低通滤波器和高通滤波器合成，这比单纯用带通滤波器要好
1. 级数选择
滤波器的级数主要根据对带外衰减特殊性的要求来确定。每一阶低通或高通电路可获得-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。多级滤波器串接时传输函数总特性的阶数等于各级阶数之和。当要求的带外衰减特性为-mdB 每倍频程（或mdB 每十倍频程）时，则取级数n 应满足n 大于等于m/6(或n 大于等于m/20)。
2. 运放的要求
在无特殊要求的情况下，可选用通用型运算放大器。为了满足足够深的反馈以保证所需滤波特性，运放的开环增应在80dB 以上。对运放频率特性的要求，由其工作频率的上限确定，设工作频率的上限为Fh, 则运放的单位增益宽带应满足下式：BWG 大于等于（3-5）AefH ，式中为滤波通带的传输系数。
如果滤波器的输入信号较小，例如在10mV 以下，则选低漂移运放。如果滤波器工作于超低频，以至使RC 网络中电阻元件的值超过100k Ω，则应
选低漂移高输入阻抗的运放。
四．
五．电路设计：
比例系数：A =Uo /U p =1+R f /R 1
当C 1=C 2=C =0. 16μF , R 1=R =100，R 2=2R =200时，另中心频率. . . f 0=1/2πRC =10KH z , 可得电压放大倍数，通带放大倍数，下限截止频率f p 1和上限截止频率f p 2，通频带分别为A u =A uf /(3-A uf ) *1/(1+j /(3-A uf )(f /f 0-f 0/f ）。 使上式等于100。当f =f 0时，提出
A up =A uf /3-A uf =Q A uf
. . ⎤⎡2f p 1=f 0/2⎢3-A uf ) +4-(3-A uf ）⎥ ⎢⎥⎣⎦
. . ⎤⎡2=f 0/2⎢3-A uf ) +4-(3-A uf ）⎥ ⎢⎥⎣⎦. . . . . . . . f p 2
f bw =f p 2-f p1=3-A uf f 0=f 0/Q
A u =100，R f /R 1=200/101 . .
四．仿真演示：
滤波前电压信号图像：
滤波后电压图像：
这里我们为了让波显示出来，将坐标进行了调节。
五．思考总结
在综合训练中受益匪浅，通过查找资料和小组讨论有缘滤波电路，加强了对知识点的理解和掌握，对元件的选取和参数的计算有了基本的了解，锻炼了动手能力提高了分析能力，熟悉了仿真软件的使用，为以后更深一步的学习打下了基础。