二阶低通滤波器的设计实验报告

指导老师： xxx

学院 ： xxx学院

专 业： 电子信息工程

班 级： 电信 11

组 别：xxx小组（ xxx xxx xxx ）

二阶低通滤波器的设计

学 院：物电学院

班 级：电子11

学 号：1070211014030

姓 名：张伟 安朋博 朱秋霞

指导教师：邵婷婷

2013年 12 月 10日

一、实验目的和要求

实验目的：

1、学习RC有源滤波器的设计方法；

2、由滤波器设计指标计算电路元件参数；

3、设计二阶RC有源滤波器(低通)

4、掌握有源滤波器的测试方法；

5、测量有源滤波器的幅频特性。

实验要求：

1、设计二阶有源低通滤波器电路，计算电路元件参数，

2、性能指标 fz=2kHz

3、增益 Av=2

二、电路原理及设计方案

1、实验原理

滤波器是一种能使有用信号通过，滤除信号中的无用频率，即抑制无用信号的电子装置。 有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。 低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。理想滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移，而在阻带内其幅值应为零。但实际滤波器不能达到理想要求。

2设计方案：方案框图

框图的作用

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，这样对波形的选取上起着至关重要的作用，通常主要有电阻和电容组成。

放大器的作用

电路中运用了同相运放，其闭环增益， Aup=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

反馈电路的作用

将输入量的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路，用来影响输入量。

压控电压源低通滤波原理电路

如上图就是二阶压控低通滤波器的原理图,电路中既引入了负反馈，又引入了正反馈，当信号频率趋于0时，由于C1的电抗趋于无穷大，因而正反馈很弱，当信号频率趋于无穷大时，由于C2的电抗为0，因而Up(s)趋于0，可以想象，只要正反馈引入得当，就既可能在f=f0 时使电压放大倍数值增大，又不会因正反馈过强而产生自激震荡，因为同向输入端电位控制由集成运放和R1,R2 组成，故称为压控电压源滤波电路。

优点；该电路具有元件少，增益稳定，频率范围宽等优点，电路中C1 C2 R1 R2 构成反馈网络，运算放大器接成电压跟随器形式,带负载能力强。

缺点：在指定的频率下，Q值受制于材料的限制，

定义有源低通滤波器的等效品质因数Q为f=f0时电压放大倍数的模与通带放大倍数之比，即 Q= │Au││f=f0 /│Aup│=1/(3-Aup) 可见Q是f=f0 时的电压放大倍数与通带放大倍数之比。

3.电路设计图

三．实验结果

实验结果

函数信号发生器，进行仿真

（1） 当输入1.5v，500Hz正弦波时得到输入输出波形为 ：

由图知输出的波形幅值变为输入的两倍左右，即Aup =2，说明f<2kHz时，为通带

（2） 当输入1.5v，2kHz正弦波时得到输入波形为：

由图知输出的波形幅值变为输入的1.414倍左右，说明f=2kHz为其截止频率

（3） 当输入1.5v，12kHz正弦波时得到输入输出波形：

由图知输出的波形幅值约为零，说明f>2kHz为其阻带

实验结果比较与分析：

通过比较分析函数信号发射器的图像的输出结果和理论计算值，本次实验设计在误差范围内可以满足实验要求，设计思路正确合理。

误差分析：

1、实际的集成运算放大器并非是理想的，故将其看作理想运放来分析存在误差（主要误差）；

2、电阻与电容的实际参数与标称值不等，存在微小误差；

3、导线及电路各节点处有微小电阻；

四．实验心得

在二阶低通滤波器中，随着电容容量的增大滤波的截止频率越低。