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  • 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...
  • 转:二阶有源低通滤波器设计

    万次阅读 2018-09-14 11:44:31
    sC2, 将其代入式( 1)中, 得到压控电压源型二阶有源低通滤波器的传递函数为: 这是二阶低通滤波器传递函数的典型表达式。其中, Xn 为特征角频率, Q 称为等效品质因数。 2.动手设计一款带宽在340HZ的有源...
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    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E仿真软件Mu ltisim10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

     二阶有源低通滤波器典型结构如下图所示:

    其中, Y1 ~ Y5 为导纳, 考虑到Up = UN , 根据KCL 可得到如下:

    Auf = 1+ RF /R 6。只要适当选择Yi, 就可以构成低通、高通、带通等有源滤波器。设Y1 = 1 /R 1, Y2 = sC1, Y3 = 0, Y4 = 1 /R 2, Y5 =
    sC2, 将其代入式( 1)中, 得到压控电压源型二阶有源低通滤波器的传递函数为:

    这是二阶低通滤波器传递函数的典型表达式。其中, Xn 为特征角频率, Q 称为等效品质因数。

    2.动手设计一款带宽在340HZ的有源滤波器,电容10nf,放大倍数2.

    为设计方便选取R1 = R2 = R, C1 = C2 = C, 则通带截止频率为f 0 = fn =1/2πrc,c=10nf.推出R=47Kohm

    电路如下所示:

    波形如下所示,100hz正弦波:







    原创网址:https://blog.csdn.net/zhangheng_blog/article/details/51145874

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  • 沈阳航空航天大学北方科技学院 二阶有源低通滤波器课程设计 这个是大二的课设!为方便各学弟学妹 特上传!这个是我们组在老师的指导下完成的。
  • 设计有源低通二阶滤波器(又称Sallen-Key 低通滤波器)使用公式法计算得到各参数,本设计从运算放大器的输出到同相端输入间引入一个负反馈构建而成。本文详细叙述了如何用计算法设计有源低通二阶滤波器的方法,并用...
  • 沈阳航空航天大学北方科技学院 电路信号与系统课程设计
  • 详细的讲述了CMOS有源二阶低通滤波器设计方法和流程,并且解决了低通滤波器不稳定的问题。
  • 二阶有源滤波器设计

    万次阅读 多人点赞 2018-10-31 17:21:31
    对于无源二阶低通滤波器: 其幅頻方程为: 我们从中可以看出其通带截止频率为 有其品质因子为0.372。 我们根据上图得到二阶无源低通滤波器的品质因子只有0.372,如果希望Q大于0.5,就需要在ω=ωo附近...

    1引入

    为什么要用有源二阶滤波器?

    (1)从有源来说

    对于无源二阶低通滤波器:

    其幅頻方程为:

    我们从中可以看出其通带截止频率为

    有其品质因子为0.372。

    我们根据上图得到二阶无源低通滤波器的品质因子只有0.372,如果希望Q大于0.5,就需要在ω=ωo附近增大幅度响应。

    实现这个目的的一种方法就是增加一个可控的正反馈控制量,这种反馈仅仅在ω=ωo附近奏效,参见下图:

    对于ω/ωo<<1,C1的阻抗太大而无法反馈太多信号

    对于ω/ωo>>1,C2产生的短路使得uo太小而无法起作用;

    对于ω/ωo=1附近存在正反馈,可以通过改变Aup来进行调整,以获得要求的峰值。

    (2)从二阶来说

    我们可以看一下有源二阶滤波器和一阶有源低通滤波器的对数幅频响应特性图:

    我们理想的特性是:当时输入信号频率大于通带截止频率时,放大倍数立刻降为0。但是,实际情况很难达到这样的情况。上图中的红线是一阶低通有源滤波电路,蓝线是二阶低通有源滤波电路。可以明显看到,二阶的更加接近理想特性曲线。在截止区,放大倍数下降的更快一些。

    2介绍

    任何高阶滤波器都可由一阶和二阶滤波器级联而成。因此一阶滤波器和二阶滤波器是高阶滤波器的基础。

    二阶有源滤波器主要分为两种:

    压控电源型(VCVS)——同相输入,输入阻抗很高,输出阻抗很低,滤波器相当于一个电压源,故称电压控制电压源电路。其优点是电路性能稳定、增益容易调节。

    无限增益多路反馈型(MFB)——运放为反相输入,输出端通过C2R3形成两条反馈支路。其优点是电路有倒相作用,使用元件较少,但增益调节对其性能参数会有影响,故应用范围比VCVS电路要小。

     

    3、设计方法

    (1)品质因子Q的选择

    • Q=0.707,构成巴特沃思滤波器(常用) 
    • Q=1/√3=0.577 ,构成贝塞尔滤波器。
    • Q=1,切比雪夫滤波器。

    (2)元器件的选择

    在滤波器设计时,通常给定的设计指标:     截止频率fo、通带内增益Aup及滤波器品质因数Q(二阶通常取0.707)。仅有fo、Aup、Q这三个值求电路中所有的的RC值是相当困难的。比如我们要设计一个二阶压控低通滤波器,则有以下方程:

    需先确定一个或几个元件值,再解方程,这是很繁琐的工作,为设计方法,引入查表法,实现快速设计。

    4、例

    (1)二阶有源压控低通滤波器

    Q=0.707

    Aup=1,R1=R2=R

    C1=2QC,C2=C/2Q

    CC:0.001µ~0.1µ

    RC=R1+R2

    RcCc防止振荡

    巴特沃斯低通滤波器可用如下振幅的平方对频率的公式表示:

    e是常数参数

    2步骤

     

    (1)分析通带截止频率和阻带起始频率

    截止频率是指一个系统的输出信号能量开始大幅下降(在带阻滤波器中为大幅上升)的边界频率。

    理想滤波器矩形系数是1,但是实际上是达不到的,所以就会存在一个过度频带。所以也就存在了通带截止频率和阻带起止频率。什么是通带截止频率和阻带截止频率

    (2)分析通带最大衰减和阻带最小衰减

     

    )计算巴特沃斯数字滤波器的阶数N和3dB截止频率wc。 

     

     

     

    参考文献:

    https://wenku.baidu.com/view/61ce6b2cb8f67c1cfad6b8ef.html

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  • 基于Multisim 8的有源低通滤波器仿真设计研究,林文剑,王涛,本文简要介绍了Multisim 8仿真软件的特点,给出了有源低通滤波器仿真设计的一般方法,分析了一阶和二阶有源低通滤波电路的性能。在��
  • 备注:截止频率f=1/2pi*sqrt(r*r...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

    备注:截止频率f=1/2pi*sqrt(r*r*c*c)   R的单位是欧姆,c的单位是F

    二阶有源低通滤波电路的设计与分析
     

    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
    a.JPG
    b.JPG
       
        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。
    1.2 二阶有源低通滤波器特性分析
        设Y1=1/R1,Y2=sC1,Y3=O,Y4=1/R2,Y5=sC2,将其代入式(1)中,得到压控电压源型二阶有源低通滤波器的传递函数为
       c.JPG
       d.JPG
        式(2)为二阶低通滤波器传递函数的典型表达式。其中,ωn为特征角频率,Q称为等效品质因数。


    2 二阶有源低通滤波器的设计
    2.1 设计要求
        设计一个压控电压源型二阶有源低通滤波电路,要求通带截止频率e1.JPGfo=100 kHz,等效品质因数Q=1,试确定电路中有关元件的参数值。
    2.2 选择运放
        设计要求的截止频率较高,因此要求运放的频带较宽,选用通频带较宽的运放,本例选用运放3554AM,带宽为19 MHz,适合用于波形发生电路、脉冲放大电路等。输出电流,达到100 mA,精度高,满足设计要求。
    2.3 电路设计
        为设计方便选取R1=R2=R,C1=C2=C,则通带截止频率为可首先选定电容C=1 000 pF,计算得R≈1.59 kΩ,选R=1.6 kΩ。
        等效品质因数,则RF=R6。为使集成运放两个输入端对地的电阻平衡,应使R6//RF=2R=3.2kΩ,则R6=RF=6.4 kΩ,选R6=RF=6.2 kΩ。
    2.4 理论计算
        根据实际选择的元件参数重新计算滤波电路的特征参量。
        式(2)中,令s=jω,得到二阶低通滤波电路的频率特性为
       e.JPG
        通带截止频率fo与3 dB截止频率fc计算如下
       f.JPG
        实际设计的二阶有源低通滤波电路,如图2所示。

    g.JPG

    3 Multisim分析
    3.1 用虚拟示波器观察输入输出波形
        Multisim环境下,创建如图3所示的二阶有源低通滤波器的仿真电路,启动仿真按钮,用虚拟示波器测得的输入输出波形,如图4所示。可以看出,输出信号的频率与输入信号一致,输出信号与输入信号同频不同相,说明二阶低通滤波电路不会改变信号的频率。从图4中可以看出,当输入信号的频率较大(例如200 kHz)时,输出信号的幅值明显小于输入信号的幅值,而低频情况下的电压放大倍数Auf=2。显然,当输入信号的频率较大时,电路的放大作用已不理想。
    h.JPG
                 
    i.JPG

        调节输入信号V3的频率,使之分别为126 kHz,100 kHz,2 kHz。由虚拟示波器得到,当输入信号的频率为2 kHz时,输入输出信号同频同相,且输入信号的幅值约为1 V,输出信号的幅值约为2 V,即Auf=2,与理论计算相吻合。而输入信号的频率为100 kHz时,Auf≈2。当输入信号的频率为126 kHz时,输入信号的幅值约为998 mV,输出信号的幅值约为1.369 V,此时,说明3 dB截止频率fc接近126 kHz。也可以用瞬态分析法观察输入输出波形。
    3.2 测试幅/相特性等特征参量
    3.2.1 用波特图示仪测试频率特性
        在图3所示的电路中,可以用波特图示仪观察电路的幅/相特性。从仿真得到的幅频特性曲线中可以看到,通带的对数坐标为6.02 dB,对应的电压放大倍数Auf=2,且输入输出同频同相。对数坐标减去3 dB即是对应的3 dB截止频率,移动读数指针可看出3 dB截止频率约在126 kHz附近,与理论计算很接近。
    3.2.2 用交流分析法测试频率特性
        另外,还可启用交流分析法测试电路的幅/相特性。选择Simulate/Analyses/AC Analysis命令。在出现的对话框中进行如下设置:起始频率1Hz,终止频率100MHz,扫描类型选择十进制,纵坐标选dB为刻度,在“Output”选项卡中输出节点选V(6),单击“Simulation”,仿真结果如图5所示。测得的通带电压放大倍数、3 dB截止频率也与理论分析相一致。
    i.JPG

    3.2.3 用参数扫描分析法测试斯率特性
        在图3所示电路中,改变电阻R6,RF的值,从而改变Q值,观察频率特性变化。由理论分析结果可知,改变放大倍数,即可改变Q值。利用Multisim的参数扫描分析功能,即可得到不同条件下的频率特性。
        在主菜单栏中,选择Simulate/Analyses/ParameterSweep——命令,在出现的对话框中进行如下设置:器件类型选择电阻,器件名称选择电阻RF,分别取RF=0 Ω,6 200 Ω,ll 780 Ω“More Options”选项中,扫描类型选AC Analysis,再选择节点V(6)为输出节点,点击Simulate进行仿真,得到RF取3个不同阻值时电路的幅/相特性曲线,如图6所示。
    j.JPG

        从图6中可以看出,3条曲线从下至上对应的电阻RF分别为0 Ω,6200 Ω,11780 Ω幅频特性纵坐标对应的对数坐标分别-8.4 dB,2.88 dB,12.89 dB对应的3 dB截止频率约为127 kHz。可见,RF越大,Auf越大,Q越大,幅频特性曲线越尖锐。在同样的设计截止频率下,Q值的不同对实际截止频率有较大的影响。同理可以分析电阻R6对幅频特性的影响。
        采用类似的方法,还可以分析电容C1,C2,电阻R1,R2对通频带的影响。分析结果如下:C1,C2,R1,R2的变小均会引起电路截止频率的增大和通频带的变宽,而C1,C2,R1,R2的变化对电压增益的影响不大。R6与输出电压幅度成反比,RF与输出电压幅度成正比,但R6,RF的变化不影响电路的频率特性。

    4 结束语
        分析结果表明,Multisim中的仿真分析结果与理论计算十分接近。Multisim既是一个非常优秀的电子技术教学工具,又是一个专门用于电子电路设计与仿真的软件。将Multisim应用于电路设计不仅可以简化设计过程、提高设计效率,而且可以优化设计方案、节约设计成本,是现代化设计的趋势。
     



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  • 采用计算法设计有源低通二阶滤波器,其电路从集成运放输出到同相输入间引入一个负反馈,该反馈使 滤波器只允许低频端的信号通过,实现低通滤波。
  • 二阶有源滤波器的简单实现,其参数是设计简单,增益易于后级匹配。可实现音频范围类的高质量滤波
  • 二阶压控有源滤波器设计 及参数计算及multisim仿真方法
  • 最近参与一个电子系统的设计,要做一个1000Hz的有源低通滤波器。 FilterPro: 在Wizard里设置lowpass->1000Hz(设计要求是二阶的,所以把set order 那个选上)->巴特沃斯->Sallen Key 关于Sallen key滤波器,我看的...

    最近参与一个电子系统的设计,要做一个1000Hz的有源低通滤波器。

    FilterPro:

    在Wizard里设置lowpass->1000Hz(设计要求是二阶的,所以把set order 那个选上)->巴特沃斯->Sallen Key


    关于Sallen key滤波器,我看的是liyuanbhu大牛的两篇文章http://blog.csdn.net/liyuanbhu/article/details/8309376

    下面就遇到了一个问题,电阻值不是标准的E24,肯定要调,但是一改电阻值,电容值就跟着变了。

    后来在网上查了查:

    http://www.deyisupport.com/question_answer/analog/amplifiers/f/52/t/80695.aspx

    ”建议你通过Filter pro和TINA仿真工具配合来使用,或者直接用WBENCH Designer工具设计生成TINA工程文件进行仿真:

    http://www.ti.com.cn/lsds/ti_zh/analog/webench/overview.page

    这个应该是不能进行逆向设计的,设定好滤波器参数后,会生成指定的滤波器拓扑结构以及参数。

    所以可以用它把滤波器设计出后,根据这个结构在TINA中再修改周围器件参数进行交流特性仿真,获取器幅频和相频特性。”

    好吧,转战TINA

    TINA 里正好有巴特沃斯2阶低通滤波器的例程,可以拿来偷个懒。

    将电阻值改为符合E24的11k,看看效果还不错,1000Hz, -3dB





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  • 用Multisim仿真设计有源、无源,二阶、四阶滤波器

    千次阅读 多人点赞 2020-04-20 18:57:28
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    2013-05-26 20:13:48
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空空如也

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二阶有源低通滤波器设计