一阶低通滤波原理

一阶低通滤波原理

将普通硬件RC低通滤波器的微分方程用差分方程来表求，变可以采用软件算法来模拟硬件滤波的功能。

经推导，低通滤波算法如下：Yn=a*Xn+（1-a）*Yn-1，式中

Xn——本次采样值Yn-1——上次的滤波输出值；

a——滤波系数，其值通常远小于1；

Yn——本次滤波的输出值。

由上式可以看出，本次滤波的输出值主要取决于上次滤波的输出值（注意不是上次的采样值，这和加权平均滤波是有本质区别的），本次采样值对滤波输出的贡献是比较小的，但多少有些修正作用，这种算法便模拟了具体有教大惯性的低通滤波器功能。

滤波算法的截止频率可用以下式计算：fL=a/（2π*t），π约为圆周率，式中

a——滤波系数；

t——采样间隔时间；

例如：当t=（即每秒2次），a=1/32时；fL=（1/32）/（2**）=

当目标参数为变化很慢的物理量时，这是很有效的。

另外一方面，它不能滤除高于1/2采样频率的干扰信号，本例中采样频率为2Hz，故对1Hz 以上的干搅信号应采用其他方式滤除，低通滤波算法程序于加权平均滤波相似，但加权系数只有两个：a和1-a。为计算方便，a取一整数，1-a用256-a，来代替，计算结果舍去最低字节即可，因为只有两项，a和1-a，均以立即数的形式编入程序中，不另外设表格。虽然采样值为单元字节（8位A/D）。为保证运算精度，滤波输出值用双字节表示，其中一个字节整数，一字节小数，否则有可能因为每次舍去尾数而使输出不会变化。

设Yn-1存放在30H（整数）和31H（小数）两单元中，Yn存放在32H（整数）和33H（小数）中。

二阶压控型低通滤波器设计

二阶压控型低通滤波器设计 1. 设计要求 设计一个二阶压控型低通滤波器，要求通带增益为2，截止频率为2KHz ，可以选择0.01uF 电容器，阻值尽量接近实际计算值，电路设计完后，画出频率响应曲线，并采用Multisim 软件进行仿真分析。 2. 设计目的 （1） 进一步掌握滤波器电路的工作原理和参数计算。 （2） 熟练使用Multisim 进行简单的电路设计和仿真。 3. 问题分析与参量计算 3.1 问题的简单分析 二阶压控型低通LPF 电路基本原理图可参照教材P345页（如下） 而题目中已经给出了电容的值，故我们所要做的只是确定电阻阻值以及进行电路合理的相关改善。 实验所选取的运放器是a741，实验是在Multisim 环境仿真完成的。 3.2 计算电路相关参数 （1） 低通滤波器在通带将内电容视为开路，给电路引入负反馈从而满足“虚短”、“虚断”，通带增益 3412up R A R =+ =,则34R R =，取34R R == 10k Ω。 （2） 传递函数：为方便计算，取1212,R R R C C C ====，由“虚短”、“虚断”及叠 加定理，得()() ()()() ()()()677776/1()()[()]0up p p p i U s A U s U s U s sCR U s U s U s U s U s U s sC R R ==+-----= 得到传递函数：62()1()()1(3)()u up i up U s A s A U s A sCR sCR ==+-+ 令s j ω=，取012f RC π=，2f ωπ=，2 001(3)()up u up A A f f j A f f ?=+-- （3） 当f 为截止频率时，200|1(3)()|2up f f j A f f +--=,令0f x f =,则得方程 4210x x --=，解得x ，因为2f kHz =，取0.01C F μ=可解得10.1224R k ≈Ω电阻，由于实际试验中难以的到10.1224k Ω的电阻，故实际试验中用10k Ω的电阻代替之 （4）入10,1p V mv f kHz ==的信号源 最终得到的电路图： 3.3二阶压控电压源低通滤波器（LPF ）的幅频特性 Q=13-Aup =13-2 =1 ,所以Q=1的曲线即为此二阶压控电压源低通滤波器（LPF ）的幅频特性。

二阶低通滤波传递函数介绍

二阶低通滤波器 为了改进一阶低通滤波器的频率特性，可采用二阶低通滤波器。一个二阶低通滤波器包含两个 如图所示为二阶低通滤波器的一般电路。此一般电路对于二阶高通滤波器也同样适用。 图6—2-3所示的滤波器是同相 放大器。在图6-2-3中，零频增益为 気=!诗 (6-2-5) 在节点A 可得 气打=叫(龄 + 耳 + FJ -u v Y 3-u n Y 2 (6?24) 在节点B 可得 将式（6-2-8 ）代人式（6-2-6），转变到复频域，可得一般二阶低通滤波器的传递函数为 r ----- c o RC 支路, (6-2-7) (6 2 呂)

L ； Y R R A T G(J ) R K C 仆 3厲 (&29) 对于上图所示的二阶低通滤波器，其传递函数为 在构成二阶低通滤波器时，只需选择巧，殇，蚝， ％。导纳的值即可。例如，当选择 丫1 = 1/R 1 , 丫2 = 1/R 2, Y3 = sC i Y 4=S C 2时，则构成图6 - 2 - 4所示的二阶低通滤波器 门然角频率为 (6-2-10) (6-242) 式零频增益为

粗尼系数为 为了进一步简化计算，选取Q =C 2 = C.R, - = R.则式(6-2-14) ^(6-2-15)可进一 步简化为 1 气=五 f = 3 - G o 采用频率归一化的方法.则上述二阶低通滤波器的传递函数为 "VS 】 如图6 -2 -5所示为二阶低通滤波器的幅频特性曲线，其阻带衰减特性的斜率为— 40dB / 10oct , 克服了一阶低通滤波器阻带衰减太慢的缺点。 二阶低通滤波器的各个参数，影响其滤波特性，如阻尼系数苫的大小，决定了幅频特性有无峰值，或 谐振峰的高低。如图6 =2-6所示为苫对二阶低通滤波器幅频特性的影响。 GiwMdB) (6-243) 为了简化计算■通常选G = C. = 式(6212人式(6213)可简化为 1 c 7心阻 (6-2-14) (6-2-15) (6-2-16) (6-2-17) (6*2-18)

matlab仿真一阶低通滤波器幅频特性和相频特性

freqs 模拟滤波器的频率响应 语法： h = freqs(b,a,w) [h,w] = freqs(b,a) [h,w] = freqs(b,a,f) freqs(b,a) 描述： freqs返回一个模拟滤波器的H(jw)的复频域响应（拉普拉斯格式） 请给出分子b和分母a h = freqs(b, a, w) 根据系数向量计算返回模拟滤波器的复频域响应。freqs计算在复平面虚轴上的频率响应h，角频率w确定了输入的实向量，因此必须包含至少一个频率点。 [h, w] = freqs(b, a) 自动挑选200个频率点来计算频率响应h [h, w] = freqs(b, a, f) 挑选f个频率点来计算频率响应h 例子： 找到并画出下面传递函数的频率响应 Matlab代码： a = [1 0.4 1]; b = [0.2 0.3 1]; w = logspace(-1, 1);

logspace功能：生成从10的a次方到10的b次方之间按对数等分的n个元素的行向量。n如果省略，则默认值为50。 freqs(b, a, w); You can also create the plot with: h = freqs(b,a,w); mag = abs(h); phase = angle(h); subplot(2,1,1), loglog(w,mag) subplot(2,1,2), semilogx(w,phase) To convert to hertz, decibels, and degrees, use: f = w/(2*pi); mag = 20*log10(mag); phase = phase*180/pi; 算法： freqs evaluates the polynomials at each frequency point, then divides the numerator response by the denominator response: s = i*w; h = polyval(b,s)./polyval(a,s)

二阶有源滤波器参数计算

二阶有源滤波器设计 一．滤波器类型 按照在附近的频率特性，可将滤波器分为以下三种： 1.巴特沃兹响应 优点：巴特沃兹滤波器提供了最大的通带幅度响应平坦度，具有良好的综合性能，其脉冲响应优于切比雪夫，衰减速度优于贝塞尔。 缺点：阶跃响应存在一定的过冲和振荡。 2.切比雪夫响应 优点：与巴特沃兹相比，切比雪夫滤波器具有更良好的通带外衰减。 缺点：通带内纹波令人不满，阶跃响应的振铃较严重。 3.贝塞尔响应 优点：贝塞尔滤波器具有最优的阶跃响应——非常小的过冲及振铃。 缺点：与巴特沃兹相比，贝塞尔滤波器的通带外衰减较为缓慢。 （注意： 巴特沃兹及贝塞尔响应的3dB衰减位于截止频率处。 而切比雪夫响应的截止频率定义为响应下降至低于纹波带的频点频率。 对于偶数阶滤波器而言，所有纹波均高于0dB的直流响应，因此截止频点位于0dB衰减处；而对于奇数阶滤波器而言，所有纹波均低于 0dB的直流响应，因此截止频点定义为低于纹波带最大衰减点。）

二．最常用的有源极点对电路拓扑 1.MFB拓扑 也称为无限增益拓扑或Rauch拓扑； 适用于高Q值高增益电路； 其对元件值的改变敏感度较低。 2.Sallen-Key拓扑 下列情况时，使用效果更佳： 对增益精度要求较高； 采用了单位增益滤波器； 极点对Q值较低（如：Q<3）； （特例：某些高Q值高频率滤波器若采用MFB拓扑，则C1值须很小以得到合适的电阻值。而由于寄生电容干扰使得低容值将导致极大干 扰）。 （注意： MFB拓扑不能用于电流反馈型运放，而S-K拓扑电压、电流反馈型运放均可； 差分放大器只能采用MFB拓扑； S-K拓扑的运放输出阻抗随频率增加而增加，故通带外衰减能力受限，而MFB拓扑则无此问题。）

一阶二阶无源所有滤波器正确设计

无源滤波器 1一阶RC 低通滤波器 频率响应 幅频特性：2 ) (11|)(|RC j H ωω+= ； 相频特性：)arctan( )(RC ωωφ-=； RC f c C ππτπω21 212=== ，C f 为截止频率。 1.1二阶RC 低通滤波器 采用1阶无源RC 滤波器觉得不够满意地方可以采用RC 滤波器简单地多级连接的方法。但需要较低的信号源阻抗和较高的负载阻抗。 可以求得 )(|)(|311 )(222ωθωωω∠=+-==j H RC j C R V V jw H i o 2 2 2 2 22 2 9)1(1 |)(|C R C R j H ωωω+-= 截止角频率τω3742 .06724.21= = RC c ，截止频率π ω=2f c C

2一阶RC 高通滤波电路 RC f c C ππτπω21212=== ，C f 为截止频率。 2.1二阶RC 高通滤波电路 RC RC C R R U U H ωωωωj 1j j 1)j (12 += + == τ RC ω1 1C ==

) 63(26724.2: 1 , ) 53(311 )(:00 2 0-= = --?? ? ??-= =RC f RC j U U j H c i o πωωωωωω截止频率其中传输函数 RC j U U j H i o 1, ) 93(31 )(:000= -? ?? ? ??--= =ωωωωωω其中传输函数 3二阶RC 带通滤波电路 在图（A ）无源带通滤波器中，R 1=R 2=R ，C 1=C 2=C 时，分析可得 4二阶RC 带阻滤波电路 ) 123(3 arctan )(:) 113(23027 .0:)103(23027.3:0 0---=-=-=ω ωωωωθππ相频特性下限频率上限频率RC f RC f L H

二阶有源低通滤波器

设计题题目 二阶有源低通滤波器 设计一个有源低通滤波器的截止频率为kHz f 10 。 方案论证 （1）：对信号进行分析与处理时, 常常会遇到有用信号叠加上无用噪声的问题, 这些噪声有的是与信号同时产生的, 有的是传输过程中混入的。因此, 从接收的信号中消除或减弱干扰噪声, 就成为信号传输与处理中十分重要的问题。根据有用信号与噪声的不同特性, 消除或减弱噪声,提取有用信号的过程称为滤波, 实现滤波功能的系统称为滤波器。 滤波器分为无源滤波器与有源滤波器两种 工作原理： 二阶有源滤波器是一种信号检测及传递系统中常用的基本电路, 也是高阶虑波器的基本组成单元。常用二阶有源低通滤波器的电路型式有压控电压源型、无限增益多路反馈型和双二次型。本次课程设计采用压控电压源型设计课题。 有源二阶滤波器基础电路如图1所示： 图1 二阶有源低通滤波基础电路 它由两节RC 滤波电路和同相比例放大电路组成，在集成运放输出到集成运放同相输入之间引入一个负反馈，在不同的频段，反馈的极性不相同，当信号频率f ＞＞f0时（f0 为截止频率），电路的每级RC 电路的相移趋于-90o，两级RC 电路的移相到-180o，电路的输出电压与输入电压的相位相反，故此时通过电容c 引到集成运放同相端的反馈是负反馈，反馈信号将起着削弱输入信号的作用，使电压放大倍数减小，所以该反馈将使二阶有源低通滤波器的幅频特性高频端迅速衰减，只允许低频端信号通过。其特点是输入阻抗高，

输出阻抗低。 传输函数为： )()()(i o s V s V s A = 2F F ) ()-(31sCR sCR A A V V ++= 当f=0或者频率很小时，各电容可视为开路 F 0V A A ==1+（A vf\-1）R1/R1 称为通带增益 F 31V A Q -=称为等效品质因数 RC 1c = ω 称为特征角频率 则2c n 22c 0)(ωωω++= s Q s A s A 上式为二节低通滤波电路传递函数的典型表达式 注：当Q ＝0.707时的3dB 截止角频率，当30≥=VF A A 电路将自激振荡。 当jw s =代入 2220222)(c c c c c c VF w s Q w s w A w s Q w s w A s A ++=++= （式１１） 则 2220 )(])(1[1lg 20)(lg 20Q w w w w A jw A c c +-= （式１２） 2)(1)(arctan )(c c w Q w w w --=? （式１３）

巴特沃斯二阶低通滤波器

MEMS 陀螺的带宽为30HZ ，从采样频率100HZ 的数据序列中消除掉30HZ 以上的噪声。巴特沃斯函数只是在ω=0处精确地逼近理想低通特性，在通带内随着ω增加，误差愈来愈大，在通带边界上误差最大，逼近特性并不很好，但是陀螺仪的有用输出信号本就在低频段，对通带边界的滤波要求不高，因此巴特沃斯滤波器就可以满足要求。要求巴特沃斯滤波器通带上限截止频率fc=30HZ ，阻带下限截止频率fs=80HZ ，通带最大衰减3max =A db ，阻带最小衰减为 15min =A db 。由式(1)-(4)可得巴特沃斯低通滤波器为二阶。 1110max 1.0≈-=A ε (1) 49.1995.0622.30lg 110110lg 110110lg 3.05.11.01.0max min =??? ??=???? ??--=? ?? ? ??--A A (2) 85.01.7lg 302802lg lg 2 ==??? ??????=??? ? ??ππc s w w (3) 75.185.049.1lg 110110lg lg max min 1.01.0==??? ? ?????? ??-->c s A A w w n (4) 用 30 2??πs 代替1 21)(2 ++= s s s H 中的s 得到去归一化后的滤波器传递函 数为式(5)所示。 6.35494 4.2666 .35494)(2++= s s s H (5) 采用的低通滤波电路如图2所示，滤波增益为1，此电路传递函数如式(6)所示，只需将巴特沃斯滤波器的传递函数与此传递函数的系数一一对应即可以整定出滤波电路的参数。

二阶低通滤波器(课程设计).doc

实用标准文档 学号08700109 模拟电子技术基础 设计说明书 二阶低通滤波器 起止日期： 2010 年 12 月 24 日至 2010 年 12 月 31 日 学生姓名 班级 成绩 指导教师(签字) 电子与信息工程系 2011年1月2日

目录 第一章电路设计 (1) 1.1集成运算放大器. (1) 1.2二阶低通电路 (1) 1.3课设电路及计算. (3) 第二章所用元器件 (3) 2.1电阻. (3) 2.2电容. (3) 2.3集成运算放大器LM741 (4) 第三章仿真情况 (5) 第四章课设总结 (7) 4.1心得体会. (7) 4.2个人答辩问题 (7) 参考文献 (8)

第一章电路设计 1.1集成运算放大器 图 1 是集成运放的符号图， 1、 2 端是信号输入端， 3、 4 是工作电压端， 5 是输出端，在实际中还有调零端，频率补偿端和偏置端等辅助端。集成运算放大器的输入级通常由差分 放大电路组成，因此一般具有两个输入端以及一个输出端。图中标有“+”号的是同相输入端，标有“—”号的是反相输入端，当信号从同相端输入时，输出信号和输入信号同相，反 之则反相。当集成运放工作在线性区时，它的输入信号电压和输出信号电压的关系是： U p U n U o （ 1）A od 式中 A od是运放器的放大倍数，A od是非常大的，可达几十万倍，这是运算放大器和差 分放大器的区别，而且集成运放器的两个输入端对地输入阻抗非常高，一般达几百千欧到几兆欧，因此在实际应用中，常常把集成运放器看成是一个“理想运算放大器”。 理想运算放大器的两个重要指标为： （1）差模输入阻抗为∞； （2）开环差模电压增益 Aod 为∞。 根据这两项指标可知，当理想运算放大器工作在线性区时，因为其输入阻抗为∞，因此在其两个输入端均没有电流，即在图 1 中I1I 20，如同两点被断开一样，这种现象称 为“虚断”。 又因为 A od，根据输入和输出端的关系：U p U n U o，所以认为运放的同相A od 输入端与反相输入端两点的电压相等，如同将该两点短路一样。这种现象成为“虚短”。 “虚短”和“虚断”是理想运放工作在线性区时的两个重要结论，常常作为分析许多运 放电路的出发点。当理想运放工作在非线性区时，则“虚短”现象不复存在。 图 1 集成运算放大器 1.2二阶低通电路 二阶滤波器基础电路如图 2 所示：

一阶低通滤波原理

一阶低通滤波原理 Prepared on 22 November 2020

一阶低通滤波原理 将普通硬件RC低通滤波器的微分方程用差分方程来表求，变可以采用软件算法来模拟硬件滤波的功能。 经推导，低通滤波算法如下：Yn=a*Xn+（1-a）*Yn-1，式中 Xn——本次采样值Yn-1——上次的滤波输出值； a——滤波系数，其值通常远小于1； Yn——本次滤波的输出值。 由上式可以看出，本次滤波的输出值主要取决于上次滤波的输出值（注意不是上次的采样值，这和加权平均滤波是有本质区别的），本次采样值对滤波输出的贡献是比较小的，但多少有些修正作用，这种算法便模拟了具体有教大惯性的低通滤波器功能。 滤波算法的截止频率可用以下式计算：fL=a/（2π*t），π约为圆周率，式中 a——滤波系数； t——采样间隔时间； 例如：当t=（即每秒2次），a=1/32时；fL=（1/32）/（2**）= 当目标参数为变化很慢的物理量时，这是很有效的。 另外一方面，它不能滤除高于1/2采样频率的干扰信号，本例中采样频率为2Hz，故对 1Hz以上的干搅信号应采用其他方式滤除，低通滤波算法程序于加权平均滤波相似，但加权系数只有两个：a和1-a。为计算方便，a取一整数，1-a用256-a，来代替，计算结果舍去最低字节即可，因为只有两项，a和1-a，均以立即数的形式编入程序中，不另外设表格。虽然采样值为单元字节（8位A/D）。为保证运算精度，滤波输出值用双字节表示，其中一个字节整数，一字节小数，否则有可能因为每次舍去尾数而使输出不会变化。 设Yn-1存放在30H（整数）和31H（小数）两单元中，Yn存放在32H（整数）和33H （小数）中。

二阶低通滤波器

学号08700109 模拟电子技术基础 设计说明书 二阶低通滤波器 起止日期：2010年12月24日至2010年12月31日 学生姓名 班级 成绩 指导教师(签字) 电子与信息工程系 2011年1 月2日

目录 第一章电路设计 (1) 1.1 集成运算放大器 (1) 1.2 二阶低通电路 (1) 1.3 课设电路及计算 (3) 第二章所用元器件 (3) 2.1 电阻 (3) 2.2 电容 (3) 2.3 集成运算放大器LM741 (4) 第三章仿真情况 (5) 第四章课设总结 (7) 4.1 心得体会 (7) 4.2 个人答辩问题 (7) 参考文献 (8)

第一章 电路设计 1.1 集成运算放大器 图1是集成运放的符号图，1、2端是信号输入端，3、4是工作电压端，5是输出端，在实际中还有调零端，频率补偿端和偏置端等辅助端。集成运算放大器的输入级通常由差分放大电路组成，因此一般具有两个输入端以及一个输出端。图中标有“+”号的是同相输入端，标有“—”号的是反相输入端，当信号从同相端输入时，输出信号和输入信号同相，反之则反相。当集成运放工作在线性区时，它的输入信号电压和输出信号电压的关系是： od o n p A U U U = - （1） 式中od A 是运放器的放大倍数，od A 是非常大的，可达几十万倍，这是运算放大器和差分放大器的区别，而且集成运放器的两个输入端对地输入阻抗非常高，一般达几百千欧到几兆欧，因此在实际应用中，常常把集成运放器看成是一个“理想运算放大器”。 理想运算放大器的两个重要指标为： （1）差模输入阻抗为∞； （2）开环差模电压增益Aod 为∞。 根据这两项指标可知，当理想运算放大器工作在线性区时，因为其输入阻抗为∞，因此在其两个输入端均没有电流，即在图1中021==I I ，如同两点被断开一样，这种现象称为“虚断”。 又因为∞=od A ，根据输入和输出端的关系：od o n p A U U U = -，所以认为运放的同相输入端与反相输入端两点的电压相等，如同将该两点短路一样。这种现象成为“虚短”。 “虚短”和“虚断”是理想运放工作在线性区时的两个重要结论，常常作为分析许多运放电路的出发点。当理想运放工作在非线性区时，则“虚短”现象不复存在。 图1 集成运算放大器 1.2 二阶低通电路 二阶滤波器基础电路如图2所示：

一阶巴特沃斯低通滤波器电路图

一阶巴特沃斯低通滤波器电路图 图1. 一阶巴特沃斯低通滤波器电路图 图1是一由运放741或351组成的一阶有源巴特沃斯低通滤波器电路图。截止频率fc = 1/{2π(RC),增益Gp = 1 + (RF/R1). The circuit shown in Figure 1 is a first-order Butterworth low-pass filter. A low-pass filter is a circuit that blocks signals with frequencies greater than a cut-off frequency fc. The circuit in Figure 1 uses an op-amp configured as a non-inverting amplifier, with an RC circuit at the non-inverting input to do the filtering of the high-frequency signals. The cut-off frequency fc of this circuit is determined by R and C, i.e., fc = 1/{2π(RC)}. The pass-band gain Gp of this filter is given by: Gp = 1 + (RF/R1). Thus, if the frequency f of the input s ignal is lower than fc, Vo ≈ Gp x Vin. If f = fc, Vo ≈ 0.707 Gp x Vin. If f > fc, Vo < Gp x Vin. 图2. 二阶巴特沃斯低通滤波器电路图 图2是一由运放741或351组成的二阶有源巴特沃斯低通滤波器电路图。截止频率fc = 1/{2π x sqrt(R2R3C2C3)},增益V o/Vin = (1+RF/R1). As the frequency of the input signal goes higher than fc, the gain of the first-order Butterworth

二阶压控低通滤波器

Harbin Institute of Technology 模电课程大作业（二） 设计题目：二阶压控型低通滤波器设计与仿真院系： 班级： 设计者： 学号： 设计时间：2012.6.28

二阶压控型低通滤波器的设计与仿真 摘要：低通滤波器是一种典型的选频电路。本文详细介绍二阶压控电压源低通滤波器的设计方法,给出了其通用电路图。在给定的频段内，理论上它能让信号无衰减地通过电路，这一段称为通带，通带外的其他信号将受到很大的衰减，具有很大衰减的频段称为阻带，通带与阻带的交界频率称为截止频率。本设计用Multisim12对其进行仿真观察，得出实验结论. 关键词：二阶压控 低通滤波器 频率特性 设计题目及要求 设计一个二阶压控型低通滤波器，要求通带增益为2，截止频率为2KHz ，可以选择0.01μF 电容器，阻值尽量接近实际计算值。电路设计完成后，画出频率响应曲线，并采用Multisim 然间进行仿真。 一、 二阶压控低通滤波器电路的设计 （1）求出电路相关数据 已知通带截止频率的2KHz ，即f=R 2R 1 ,f=1 2ΠRC =2KHz ，而电容值题目要求取0.01uF （即10nF ），故可以求出；原理图中电阻R3=R4=7.9577K Ω≈8K Ω;又通带增益为Aup=2，电路采取的是同相输入，则Aup=1+R f R 1 =1+R 2 R 1=2，故R1=R2，为使集成运放两个输入端对地 的电阻平衡，应使R1//R2=2R=16k Ω，则R1=R2=32 k Ω，根据元件库可选R1=R2=32k Ω。 （2）电路中使用741运放，并用正负12V 直流电源供电。交流电压源发出幅值为1V 的正 弦波，两个8k Ω的电阻R1、R2及两个10nF 的电容C1、C2构成低通环节。R3、R4构成放大环节，即构成二阶压控低通滤器。 （3）二阶压控电压源低通滤波器（LPF ）的幅频特性

一阶RC低通滤波器杂记

(二) 一阶RC低通滤波器杂记 2013-09-16 11:54:26 分享： 标签：RC滤波器阻抗匹配 关于一阶滤波器的种种有很多资料可查，像截止频率啊，相移啊什么的，这些在这里就不再重复了。本文主要阐述一下阿呆在学习过程中曾被困扰的地方，及本人的简要分析。 本文从无源RC低通滤波器说起，以一个实例为讨论背景：有一个心电放大电路，最后一级输出阻抗50欧姆,但是该电路输出信号存在明显的毛刺，那么我们想通过低通滤波器滤掉高频噪声，该如何实现呢？ 最简单的做法，就是在输出上直接加上一个无源RC滤波器了，心电信号频率范围是：0.05-100Hz，为确保有用信号在通带不产生过于不平衡的衰减，我们设计一个截止频率为150Hz的低通滤波器（因为在到达截止频率时，信号已经产生了3dB衰减，一般选取的截止频率值要比实际有用信号的最高频率稍大一些） 如图1所示：

图1 输出幅值变了！信号源输出峰值1V信号，在滤波器输出时，由图1可见，不足1V（每格500mV，不足两格）。怎么回事？ 将该滤波器独立出来，利用理想电压源注入信号，观察滤波器输出： 图2 此时的滤波器输出就基本达到了峰值1V的输出。加上含输出阻抗的前级电路就不能达到了呢，原因何在？一直以为RC滤波器根据

公式计算出截止频率，然后选定参数，加到电路里面去就OVER了，看来不是那么简单，它会受前后级阻抗的影响，那么其定量关系该怎么确定呢？不搞清楚这个问题，电路设计就如阿呆一般，停留在社会主义初级阶段了。 后面我们就探究一下RC滤波器在电路中的匹配问题： 以上面的应用为例，假设前级电路的输出阻抗为Ro1，输出信号电压峰值为±2V，后级电路的输入阻抗为RL2，那么，加入一阶无源RC低通滤波器后，后级电路实际接收信号峰值为多少呢？ 该实例等效后的电路如下： 图3

(完整版)二阶有源带通滤波器设计及参数计算

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。 滤波器分为无源滤波器与有源滤波器两种： ①无源滤波器: 由电感L、电容C及电阻R等无源元件组成 ②有源滤波器: 一般由集成运放与RC网络构成，它具有体积小、性能稳定等优点，同时，由于集成运放的增益和输入阻抗都很高，输出阻抗很低，故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用。 利用有源滤波器可以突出有用频率的信号，衰减无用频率的信号，抑制干扰和噪声，以达到提高信噪比或选频的目的，因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理。 从功能来上有源滤波器分为： 低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、 带通滤波器（BPF）、带阻滤波器（BEF）、 全通滤波器（APF）。 其中前四种滤波器间互有联系，LPF与HPF间互为对偶关系。当LPF的通带截止频率高于HPF的通带截止频率时，将LPF与HPF相串联，就构成了BPF，而LPF与HPF并联，就构成BEF。在实用电子电路中，还可能同时采用几种不同型式的滤波电路。滤波电路的主要性能指标有通带电压放大倍数AVP、通带截止频率fP及阻尼系数Q等。 带通滤波器（BPF） （a）电路图(b)幅频特性 图1 压控电压源二阶带通滤波器 工作原理：这种滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。如图1（a）所示。 电路性能参数 通带增益 中心频率 通带宽度

选择性 此电路的优点是改变Rf和R4的比例就可改变频宽而不影响中心频率。例．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放大倍数： 带宽： 设计步骤： 1）选用图2电路。 2）该电路的传输函数： 品质因数： 通带的中心角频率： 通带中心角频率处的电压放大倍数： 取，则：

二阶低通滤波器..

电子电路设计实践 设计题目：二阶低通滤波器 系别：电气工程学院专业：电气工程及其自动化班级：电气一班姓名： 学号：201151 指导教师：张全禹 时间：2013年4月13日 绥化学院电气工程学院

目录 第一章设计任务与要求 1.1 设计任务 1.2 设计要求 第二章设计方案 2.1 总方案设计 2.1.1 方案框图 2.1.2 子框图的作用 2.1.3 方案选择 第三章设计原理与电路 3.1 单元电路的设计 3.1.1 原理图设计 3.1.2 滤波器的传输函数与性能参数 3.2 元件参数的计算 二阶低通滤波器 3.3 元器件选择 3.4 工作原理 第四章电路的组装与调试 Proteus仿真图 第五章设计总结 附录 元件清单

第一章 设计任务与要求 1.1 设计任务 设计一个二阶低通滤波器 1.2 设计要求 截止频率为f = 2KHz 第二章 设计方案 2.1 总方案设计 2.1.1 方案框图 图2.1.1 RC 有源滤波总框图 2.1.2 子框图的作用 1.RC 网络的作用 RC 网络起着滤波的作用，滤掉不要的信号,通常由电阻和电容组成。 2.放大器的作用 电路中运用同相输入运放，输入阻抗高，输出阻抗很低。 3.反馈网络的作用 将输出信号的一部分或全部通过反馈网络(分正、负反馈)返回给输入端。 2.1.3 方案选择 一个理想的滤波器应在要求的通带内具有均匀而稳定的增益，而在通带以外 则具有无穷大的衰减。然而实际的滤波器则一定差异，为此利用各种函数来逼近理想滤波器的频率特性。 用运算放大器和RC 网络组成的滤波器可以免除电感的非线性特性、磁场屏蔽、损耗、体积和重量过大等缺点。运算放大器的增益和输入电阻高，输入电阻 RC 网络 反馈网络 放大器

一阶RC低通滤波和信号调制解调实验

一阶RC 低通滤波和信号调制解调实验 利用Simulink 生成系统及波形仿真 一、实验目的： 1、学习使用MATLAB 附带的Simulink 软件做系统仿真实验。 2、研究矩形脉冲通过RC 低通网络的波形变化。 3、验证AM-SC 调制解调的过程。 二、实验原理： 1、RC 低通网络如下图所示 其模型可用微分方程 1c i c dv v v dt C R C R + = 表示 系统函数为 RC j RC j H 11 )(+ = ωω 这里的时间常数为RC=0.1s ，这个数值不同，输出波形会随之变化。 令w c =1/RC ，得到：ω ωωωj j H c c += )( 其幅频特性为 : (j )H ω= u i R C ﹢ ﹢ ﹣ ﹣ u c

带宽可由输出电压从最大值下降到0.707倍时的频率来定义 其相频特性为: c ()arctan ω?ωω?? =- ??? 我们采用的激励信号)2 ()(ττ-=t Eg t v i 激励信号v i (t)的傅里叶变换式为 2 )2 ( )(ωτωτ τωj i e Sa E j V - = 得到响应)(t V c 的傅里叶变换为： ) (2 |)(|)2 ( )()()(ω?ωτωω ωωωτ τωωωj c c c j i c e j V j e Sa E j H j V j V =+=?=- 响应)()]()()[1()(00τετεεωω-+---=--t Ee t t e E t v t t c 2、调制只是频谱搬移，不改变带宽。载波信号为cos(w 0t),将调制信号g(t)与cos(w 0t)进行时域相乘，得到f(t)=g(t)cos(w 0t) 所以f(t)的傅里叶变换为 )]] ([)]([[2 1)]()([*)(21)(0000ωωωωωωπδωωπδωπ ω-++= -++= j G j G j G j F -(?-(j H ωc

一阶RC低通滤波和信号调制解调实验

自适应信号处理 姓名：战飞 学号：2013021314 专业：通信与信息系统 班级：2013级13班 2014年8月15日

RC 低通滤波和信号调制解调 利用Simulink 生成系统及波形仿真 一、实验目的： 1、学习使用MATLAB 附带的Simulink 软件做系统仿真实验。 2、研究矩形脉冲通过RC 低通网络的波形变化。 3、验证调制解调的过程。 二、实验原理： 1、RC 低通网络如下图所示 其模型可用微分方程 1 c i c dv v v dt CR CR += 表示 系统函数为 RC j RC j H 11 )(+ = ωω 这里的时间常数为RC=0.1s ，这个数值不同，输出波形会随之变化。 u i R C ﹢ ﹢ ﹣ ﹣ u c

令wc=1/RC ，得到： ωωωωj j H c c += )( 其幅频特性为 : (j )H ω= 带宽可由输出电压从最大值下降到0.707倍时的频率来定义 其相频特性为: c ()arctan ω?ωω?? =- ??? 我们采用的激励信号 ) 2()(τ τ-=t Eg t v i 激励信号vi(t)的傅里叶变换式为 2 )2 ( )(ωτ ωτ τωj i e Sa E j V - = 得到响应)(t V c 的傅里叶变换为： ) (2 |)(|)2 ( )()()(ω?ωτωω ωωωτ τωωωj c c c j i c e j V j e Sa E j H j V j V =+=?=- -(?-(j H ωc

响应 )()]()()[1()(00τετεεωω-+---=--t Ee t t e E t v t t c 2、调制只是频谱搬移，不改变带宽。载波信号为cos(w0t),将调制信号g(t)与cos(w0t)进行时域相乘，得到f(t)=g(t)cos(w0t) 所以f(t)的傅里叶变换为 )]]([)]([[2 1 )]()([*)(21)(0000ωωωωωωπδωωπδωπω-++=-++= j G j G j G j F 可见信号调制只是将信号左右平移w0，系数同时乘以0.5，得到的已调信号的频谱为F （jw ）。 解调端，将已调信号乘以cos(w0t),使频谱F （jw ）左右分别平移±w0(并乘以系数1/2)，得到频谱G0(jw)。 )2cos()(2 1 )(21))2cos(1)((21)cos()]cos()([)(00000t t g t g t t g t t t g t g ωωωω+=+= =)]]2([)]2([[4 1 )(21)(000ωωωωωω-+++=j G j G j G j G 再利用一个低通滤波器（带宽大于wm,小于2w0-wm ）,滤掉频率在2w0附近的分量，即可取得g(t),完成解调。 三、实验步骤 运行MALTAB 软件，打开simulink 图形库，依次选择脉冲发生器，示波器，传递函数等相应器件，并连接组成系统（如图1），各器 件 的 参 数 均 选 择 默 认 值 。

二阶有源低通滤波器设计

https://www.wendangku.net/doc/745222091.html,/xrx1127/blog/item/462ad4279a1033e6d7cae2d6.html 摘要设计一种压控电压源型二阶有源低通滤波电路，并利用Multisim10仿真软件对电路的频率特性、特征参量等进行了仿真分析，仿真结果与理论设计一致，为有源滤波器的电路设计提供了EDA手段和依据。 关键词二阶有源低通滤波器；电路设计自动化；仿真分析；Multisim10 滤波器是一种使用信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置，在信息处理、数据传送和抑制干扰等自动控制、通信及其它电子系统中应用广泛。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，而无源滤波设计简单易行，但幅频特性不如有源滤波器，而且体积较大。从滤波器阶数可分为一阶和高阶，阶数越高，幅频特性越陡峭。高阶滤波器通常可由一阶和二阶滤波器级联而成。采 用集成运放构成的RC有源滤波器具有输入阻抗高，输出阻抗低，可提供一定增益，截止频率可调等特点。压控电压源型二阶低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。本文根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，采用EDA 仿真软件Multisim1O对压控电压源型二阶有源低通滤波电路进行仿真分析、调试，从而实现电路的优化设计。 1 设计分析 1．1 二阶有源滤波器的典型结构 二阶有源滤波器的典型结构如图1所示。其中，Y1～Y5为导纳，考虑到UP=UN，根据KCL可求得 式(1)是二阶压控电压源滤波器传递函数的一般表达式，式中，Auf=1+Rf／R6。只要适当选择Yi，1≤i≤5，就可以构成低通、高通、带通等有源滤波器。

一阶低通滤波器

摘要 基于《电路原理》及相关知识，对由RC组合而成的一阶低通滤波器进行系统的理论分析，并针对其原理应用MATLAB软件进行编程，实现其幅频响应特性和相频响应特性图像的绘制。MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分，与Mathematica、Maple并称为三大数学软件。MATLAB软件具有强大的数值计算功能，可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB 软件可以实现一阶低通滤波器设计及分析的全部要求并给出反馈结果。一阶低通滤波器在电工电子设计技术领域以及大型机械生产方面都有着广泛的基础应用，结合MATLAB对一阶低通滤波器进行分析，加深对其原理的掌握显得尤为重要。 关键词：一阶低通滤波器 MATLAB 数值计算图像处理

一阶低通滤波器 1.设计目的 通过这次基础强化训练的设计，系统掌握一阶低通滤波器的原理及其工作特点，加深对电路原理知识的理解，并熟练操作MATLAB软件，掌握MATLAB的数值计算：创建矩阵、矩阵运算、多项式运算、线性方程组、数值统计,能进行简单的电路,信号与系统相关的MATLAB编程。 2.设计原理 2.1一阶低通滤波器原理 一阶低通滤波器滤波器是由一个RC元件组合而成的简单电路（如图1所示），所谓低通滤波器是允许低频讯号通过，而不允许高频讯号通过的滤波器。电路存在截止频率,高于此频率的信号都不能通过滤波器，从而达到了滤波的目的。 可以利用R、L、C所组成的滤波电路称作无源滤波器，它有很多的缺点。其中的电感L本身具有电阻与电容，使得输出结果会偏离理想值，而且会消耗电能。若只利用R、C再附加放大器则形成主动滤波器，它有很多的优点，例如：不使用电感使得输出值趋近理想值；在带通范围能提高增益，减少损失；用放大器隔离输出、入端，使之可以使用多级串联。本次设计中我们基于RC组合电路，对一阶低通滤波器的原理及各项指标进行简单的说明。 图1 一阶低通滤波器 2.2 MATLAB的功能 它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用

二阶带通滤波器

电子与电气工程学院 课程设计报告 课程名称模拟电子技术课程设计设计题目二阶带通滤波器的设计专业名称自动化 班级自动化143班 学号201 学生姓名 指导教师 2016年5月30日

电气学院电子技术课程设计 任务书 设计名称：二阶带通滤波器的设计 学生姓名：指导教师： 起止时间：自2016 年 5 月16 日起至2016 年 5 月30 日止 一、课程设计目的 1.制作一个二阶带通滤波器。 2.用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。 二、课程设计任务和基本要求 设计任务： 1.分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路； 2.中心频率f O=1KHz； 3.增益A V＝1---2； 4.品质因数Q＝1~2； 5.用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。 基本要求： 1.具有放大信号源的作用，能输出相应的波形； 2.能够通过一定频率范围内的信号源。 三、设计目标 设计的二阶带通滤波器能通过一定频率范围内的信号源。当输入幅度为1V、频率小于100Hz或大于8000Hz的正弦信号时，基本不能输出正弦波形，而是幅度很小且不规则的曲线。当输入频率为中心频率周围的正弦信号时，能输出完整且稳定的波形。即二阶带通滤波器有滤波功能。

电气学院电子技术课程设计 指导老师评价表

目录 摘要与关键字........................................................................................................................................ - 1 - 一、二阶带通滤波器的设计要求 .......................................................................................... - 2 - 1.1 设计任务及要求.................................................................................................................. - 2 - 1.1.1基本要求 ........................................................................................................................... - 2 - 1.1.2设计任务 ........................................................................................................................... - 2 - 1.1.3设计目标 ........................................................................................................................... - 2 - 二、电路设计原理及方案 ........................................................................................................... - 2 - 2.1二阶带通滤波器的特点 ................................................................................................... - 2 - 2.2设计原理 ................................................................................................................................... - 2 - 2.3方案设计与论证 ................................................................................................................... - 2 - 三、单元电路设计与参数计算................................................................................................ - 3 - 3.1压控电压源二阶带通滤波电路 ................................................................................... - 3 - 3.2无限增益多路反馈二阶带通电路 .............................................................................. - 5 - 3.3用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源 （±12V）.......................................................................................................................................... - 6 - 四、总原理图........................................................................................................................................ - 8 - 4.1总原理图 ................................................................................................................................... - 8 - 4.2元件清单 ................................................................................................................................... - 9 - 五、性能测试与分析.................................................................................................................. - 10 - 5.1直流稳压电源性能测试与分析 ................................................................................. - 10 - 5.2压控电压源二阶带通滤波电路性能测试与分析 ............................................ - 11 - 5.3无限增益多路反馈二阶带通电路性能测试与分析 ....................................... - 14 - 六、结论 .............................................................................................................................................. - 16 -