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  • 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...
  • 有源低通滤波电路。 指导课程设计的文档。 可以指导一些模拟电子技术的问题。
  • 有源二阶低通滤波电路实验电路multisim源文件,multisim10及以上版本可以正常打开仿真,是教材上的电路,可以直接仿真,方便大家学习。
  • 简单二阶有源滤波电路分析

    万次阅读 多人点赞 2018-05-15 15:00:05
    简单二阶低通滤波电路如下所示: 其通带放大倍数为: 传递函数为: 当C1=C2=C时, 称f0为特征频率。令上式分母的模等于√2,可解出通带截止频率: 幅频特性如下图所示。虽然衰减斜率达-40dB/十倍频,但是fp远离...

    相对于一阶RC滤波而言,二阶RC滤波,可以加大衰减斜率,使过渡带变窄。简单二阶低通滤波电路如下所示:

     

    其通带放大倍数为:

     

    传递函数为:

     

    C1=C2=C时,

     

      

      

    f0为特征频率。令上式分母的模等于√2,可解出通带截止频率:

     

    幅频特性如下图所示。虽然衰减斜率达-40dB/十倍频,但是fp远离fo。若使f = fo附近的电压放大倍数数值增大,则可使fp接近fo,滤波特性趋于理想。从反馈的概念可知,引入正反馈,可以增大放大倍数。

     

     

     

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  • 二阶有源带通滤波器滤波原理

    万次阅读 多人点赞 2017-01-18 17:20:35
    请注意有源滤波器因为运放的有效识别电压和响应频率的影响,适用于低频信号的滤波,对于高频信号最好使用无缘滤波。 名词解释 一阶低通滤波器,包含一组RC构成的滤波器,将谐波过滤一次;两阶低通滤波器,包含两组...

    转载增加:

    请注意有源滤波器因为运放的有效识别电压和响应频率的影响,适用于低频信号的滤波,对于高频信号最好使用无缘滤波。

    名词解释

    一阶低通滤波器,包含一组RC构成的滤波器,将谐波过滤一次;两阶低通滤波器,包含两组RC构成的滤波器,将谐波过滤两次。同理三阶滤波。。。。

    以下转载地址

    http://blog.sina.com.cn/s/blog_61144c490101jdpn.html

     

    11年的某月,因某个项目的需要,要求对接收的58KHZ超声波信号进行滤波,于是我就在网上找了很多与滤波器相关的资料,最后选择了使用有源二阶带通滤波器来对58KHZ的超声波信号进行滤波。而对于带通滤波器的设计要求是中心频率为58KHZ,带宽为5KHZ左右,中心频率的放大倍数要求尽可能的大。

           在说带通滤波器之前,先说说我对于滤波器的一些基本的认识,首先滤波器按照处理信号类型分类有模拟滤波器和离散滤波器,而我们常用的模拟滤波器又分为有源滤波器和无源滤波器。无源滤波器就是无源器件组成的滤波器,一般都是RC和LC等分立元件构成。常用的无源滤波器有贝塞尔滤波器、巴特沃斯滤波器、切尔雪夫滤波器、椭圆滤波器等等。而有源滤波器则是有源器件构成的,常用的有源器件有运放。按照频率通带来分有低通、高通、带通、带阻、全通滤波器。下面我就开始介绍一下有源带通滤波器,如下图所示:

      

    图1、压控电压源二阶带通滤波器


    图2、无限增益多路负反馈有缘二阶带通滤波器

          首先,我先说一下压控电压源二阶带通滤波器,关于带通滤波器,我们需要知道的几个重要参数:中心频率f0或者中心角频率W0、通带带宽BW、中心频率的放大倍数Auo和品质因素Q。其中按照图1中的原理图,通过查阅相关资料可得到这几个参数的计算公式如下:


    同理,无限增益多路负反馈有源二阶带通滤波器的参数计算公式如下:


        但是,我在按照如上的电路分别对压控电压源二阶带通滤波器和无限增益多路负反馈有源二阶带通滤波器进行的调试过程中,发现按照如上的公式计算出来的参数在电路板上得到的结果大部分并不相同,有时候会相差很大的结果。也许有人会说,先对计算好的电路用multisim进行仿真,仿真过了就把参数焊接到电路板上。其实我也这样试过,但是这样做得到的结果和在电路板上进行实验得到的结果也是不一样的。我在调试的过程中还发现,同样的参数移植到不同的放大器的时候,得到的结果也不一样。还有就是当同一款放大器和相同的一组参数,如果放大器的供电不一样的时候,比如说我给TLE2142正负12V和+12,+6这两种供电方式得到的结果也是不一样的。

         因此,我得到的结论是:理论上的计算和电路的仿真都是在理想情况下得到的,我们在做实物的时候不能完成按照理论上的东西照搬。因为现实中的情况是比较复杂的,至于为什么计算和仿真得到的参数,搬到电路板上为什么不能够得到结论,我个人觉得有两个原因:一个就是PCB板上本身就带有寄生电容、电感和分布电容,虽然这些值很小,但是有可能会影响到电路的结论;第二就是放大器,由于不同的放大器内部的结构是不同的,因此在用不同的放大器的时候,有可能会影响到放大器外围的电路参数。

          下面我就介绍一下我对于两种带通滤波器调试得到的结果:

      首先是压控电压源二阶带通滤波器,我用的放大器型号是TLE2142I,因为各种原因有很多组参数都没有保存并且记录下来,只是记录了如下图3所示的这组参数,这组参数的中心频率是58KHZ,放大倍数为14倍。在调试的时候我发现改变R17、R12和R19的阻值可以改变带通滤波器的中心频率,改变R14和R9的阻值可以改变带通滤波器的带宽且R9的阻值不可以大于R14的两倍。如果阻值大于两倍,则带通滤波器将失去滤波的作用。这个结论和理论计算上得到的公式相吻合。


     图3、单级带通滤波器

         下面则是无限增益带通滤波器的原理图,我使用的放大器型号是SA5532。在调试这个电路的时候我发现减小C503可抬升中心频率的值,反之减小中心频率,减小C504也可抬升中心频率,反之可减小中心频率。这个结论和理论计算上得到的公式相吻合。


     图4、无限增益带通滤波器

    注:图4中Vref为放大器参考电压,其值为6V。

    下面是我调试无限增益带通滤波器图4得到的参数。


    表1、无限增益放大器调试结果

           总之,理论上计算出来的公式大体上每一个参数对应的关系(正比或者反比关系)是对的,但是计算出来的数值和现实调试得到的结果是不一样的。还有就是关于multisim的仿真,大部分仿真得到的结果和实验调试得到结果也是不一样。自己动手得到的实际结果才是王道。     

     


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  • 有源滤波电路

    2012-02-29 11:46:42
    一阶有源滤波器 通带增益 传递函数 幅频响应 简单二阶低通有源滤波器 二阶压控型低通滤波器 二阶反相型低通有源滤波器 有源高通滤波器 有源带通滤波器(BPF) 和带阻滤波器(BEF)
  • 并以二阶RC无源低通滤波电路为例对此过程进行说明,与模拟滤波电路和传统的数字滤波相比,该方法不仅比传统的数字滤波算法简单快捷,而且可有效防止模拟电路中器件的寄生参数、精度、温度等的影响,使滤波更加稳定。...

    摘要 在信号处理中,滤波的优劣直接影响信息的准确性。模拟滤波虽然快捷但不灵活,数字滤波效果虽好但复杂。所以文中提出一种以模拟滤波器为基准,设计具有相同功能而且参数可调的数字滤波器的方法。并以二阶RC无源低通滤波电路为例对此过程进行说明,与模拟滤波电路和传统的数字滤波相比,该方法不仅比传统的数字滤波算法简单快捷,而且可有效防止模拟电路中器件的寄生参数、精度、温度等的影响,使滤波更加稳定。

    随着信息科技的发展,信号处理得到了大幅推动,已经被广泛应用于雷达、通信、自动化、航空航天等领域。在信号处理系统中,输入信号通常含有各种噪声和干扰。为对信号进行准确的测量和控制,必须削弱或滤除被测信号中的噪声和干扰。一般在系统中可选用硬件滤波和软件滤波。硬件滤波又分为无源滤波和有源滤波,无源滤波是通过RC滤波器或LC滤波器等模拟滤波器进行滤波。软件滤波也称数字滤波,是通过一定的算法削弱噪声的影响。硬件滤波的优势是不需要进行复杂的程序处理,反应灵敏。而软件滤波的优势是不需要硬件的投入,而且可靠稳定。

    综合两者的优势,本文提出了一种以低通二阶RC无源滤波电路为基准,用Matlab和Visual C++设计一个具有相同功能数字滤波器的方法即模拟电路数字化方法,以滤除信号中的高频杂波,得到了较为理想的波形。

    1 模拟电路数字化方法

    模拟电路数字化的过程如下,首先从硬件滤波电路出发,计算电路的传递函数H(s)。由于软件滤波的信号是离散的数字信号,所以将H(s)转换成离散域的H(z),通过Matlab编程实现对信号的滤波。如果滤波效果不理想,则对传递函数中的参数进行调整,得到具有较理想滤波效果的H(z)。为最终用Visual C++编程实现,需要将H(z)反变换得时域的h(t),与信号进行卷积和运算以完成滤波。经过以上步骤,完成模拟滤波电路数字化的过程,并在Matlab和Visual C++平台上实现滤波。

    2 二阶RC无源低通滤波电路

    对于模拟电路的分析,通常采用传递函数的分析方法。电子电路往往是由若干个动态环节连在一起构成一个复杂电路。对于每个具体环节来说,都有它的输入量和输出量,而一定输入量的变化都会引起输出量的变化。根据一个环节中所进行的物理过程可以写出微分方程,它表示了该环节输出量和输入量的关系。

    例如RLC振荡回路的微分方程为

    输入量与输出量都是时间t的函数,用微分方程直接表示输入量与输出量时间函数之间的关系比较复杂。但利用拉氏变换把时间函数变换为s的函数以后,原函数对于时间t的微分积分就简化为s的乘除法。

    在零起始条件下,一个动态环节的输出量的拉氏变换用X(s)表示,输入量的拉氏变换用F(s)表示,把

    称为传递函数。

    通常信号在进行放大之前,先对该信号进行滤波。以低频信号为例,使用经典的二阶RC无源滤波电路进行滤波,电路如图1所示。在接下来的部分将以此电路为例对模拟电路数字化方法进行详细的分析和讲解。

    计算出该电路的传递函数H(s)如式(2)所示。其中,b=R1C1+R1C2+R2C2,a=R1R2C1C2。

    3 传递函数离散化

    滤波器的滤波效果与R1、R2、C1和C2等参数相关,如果取值不当会造成滤波效果不理想。对于复杂的传递函数,谐振频率和带宽不易计算,所以本文采用控制变量法。

    对于多因素的问题,常常采用控制因素的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法,被广泛地运用在各种科学研究之中。

    得到传递函数后,就可以对信号进行滤波。由于待处理的数据是数字信号,若想仿真需将频域的传递函数转换为x域的传递函数,即将模拟滤波器转换为数字滤波器。模拟滤波器转换为数字滤波器有两种方法:脉冲响应不变法和双线性变换法。

    脉冲响应不变法是一个稳定的设计,主要用于设计某些要求在时域上能模仿模拟滤波器功能的数字滤波器。这种变换法的主要特点是频率坐标的变换是线性的,即由于混叠现象,阻带边缘的衰减要比模拟滤波器稍差一些,但仍能满足技术指标的要求。脉冲响应不变法要求该模拟滤波器是带通滤波器或者低通滤波器,但这种方法在阻带没有起伏的情况下才有用。

    双线性变换法映射也是一种稳定的设计,不存在混叠现象,对能够变换的滤波器类型没有限制。但这种方法也有固有缺陷:模拟频率和数字频率之间是非线性关系,它使得频率的标度弯曲,不能保持原来的模拟滤波器的相频特性;数字的频率响应与模拟的频率响应有明显的差别。一般情况下,可以通过频率的预畸变进行校正。但总体来说,双线性变换法的仿真结果比脉冲响应不变法更加理想。

    由于脉冲响应不变法从s平面到z平面是多值映射,会在频域响应产生混叠失真。而双线性变换法可以把整个s平面变换到整个z平面上去,且使s的左半平面映射到z平面的单位圆内,所以设计采用双线性变换法。

    双线性变化法的映射函数为

    调用Matlab中的Fiher函数R1和R2调节参数、进行仿真,仿真结果如图2所示。图2(a)是未加滤波的波形,图2(b)、图2(c)、图2(d)的电阻依次增大,从图中可以看到,电阻越大,高频分量越少。

    4 时域传递函数

    Matlab一般只用于功能仿真,而实际项目应用,通常采用Visual C++软件编程进行信号控制和硬件实现,所以需要将Matlab仿真时使用的滤波器函数Filter转化为C代码实现。

    软件编程有时域和频域两种思路。由于输入信号较为复杂不易进行时-频转换,只能采用时域滤波。所以需将传递函数反变换到时域,对信号进行滤波处理。

    5 时域卷积滤波

    卷积在通信技术和信号处理中起着重要的作用。在线性时域系统中,根据时间的连续性,可以分为卷积积分和卷积和。在LTI连续时间系统中,把激励信号分解为一系列冲激函数,求出各种冲激函数单独作用于系统时的冲激响应,然后将这些响应相加就得到系统对于该激励信号的零状态响应。这个相加的过程表现为求卷积积分。在LTI离散系统中,可用上述方法进行分析。由于离散信号本身是一个序列,因此,激励信号分解为单位序列的工作就较容易完成。如果系统的单位序列响应为已知,那么,也不难求得每个单位序列单独作用于系统的响应。把这些序列相加就得到系统对于该激励信号的零状态响应,这个相加的过程表现为求卷积和。

    由于本系统中的信号是离散时间序列,常用的卷积和的求解方法有图解法、对位相乘求和法、解析法和列表法等4种。一般,待处理的信号的数据量比较大,列表法不适用,所以采用解析法。

    卷积与傅里叶变换有着密切的关系。利用两个函数的傅里叶变换的乘积等于它们卷积后的傅里叶变换的性质,能使傅里叶分析中许多问题的处理得到简化。本文正是采用这一点,将频域的滤波转化为时域滤波。

    频域相乘等效于时域卷积。编写C程序求输入信号和传递函数的卷积和。当两个信号为因果信号时,可以根据式(5)求卷积和。当f1(k)的数据长度为m;f2(k)的数据长度为n(n

    6 结果及分析

    信号分别经卷积和滤波和Filter函数滤波,将滤波后的数据导入Matlab比较,结果如图3所示。由图可见,前者在初始状态出现尖峰,这是因为卷积和是在特定窗口内时域累加的过程,会造成头部数据和尾部数据不准确。虽然编写的C卷积和滤波程序有一定的缺陷,但是整体波形一致,说明实验获得初步成功。

    7 结束语

    提出了一种将硬件滤波电路数字化的方法,并在Matlab和Visual C++平台上得以实现。与模拟滤波电路和传统的数字滤波相比,不仅比传统的数字滤波算法简单快捷,而且有效防止了模拟电路中器件的寄生参数、精度、温度等的影响,使滤波更加稳定。

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  • 上图是典型的有源滤波电路(赛伦-凯 电路,是巴特沃兹电路的一种)。 有源滤波的好处是可以让大于截止频率的信号更快速的衰减,而且滤波特性对电容、电阻的要求不高。 该电路的设计要点是:在满足合适的截止频率的...

    1.运放的有源滤波器

    在这里插入图片描述
    上图是典型的有源滤波电路(赛伦-凯 电路,是巴特沃兹电路的一种)。

    有源滤波的好处是可以让大于截止频率的信号更快速的衰减,而且滤波特性对电容、电阻的要求不高。

    该电路的设计要点是:在满足合适的截止频率的条件下,尽可能将R233和R230的阻值选一致,C50和C201的容量大小选取一致(两级RC电路的电阻、电容值相等时,叫赛伦凯电路),这样就可以在满足滤波性能的情况下,将器件的种类归一化。其中电阻R280是防止输入悬空,会导致运放输出异常。
    滤波最常用的3种二阶有源低通滤波电路为:巴特沃兹,单调下降,曲线平坦最平滑;

    巴特沃兹低通滤波中 用的最多的是赛伦凯乐电路,即仿真的该电路。

    一个滤波器,要知道其截至频率是多少,或者能写出传递函数和频率响应也可以。

    如果该滤波器还有放大功能,要知道该滤波器的增益是多少。
    在这里插入图片描述
    当两级RC电路的电阻、电容值相等时,叫赛伦凯电路,在二阶有源电路中引入一个负反馈,目的是使输出电压在高频率段迅速下降。

    二阶有源低通滤波电路的通带放大倍数为 1+Rf/R1 ,与一阶低通滤波电路相同;
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    截止频率为
    在这里插入图片描述
    注明,m的单位为欧姆, N的单位为 u
    在这里插入图片描述
    所以计算得出 截止频率为
    在这里插入图片描述
    切比雪夫 ,迅速衰减,但通带中有纹波;
    贝塞尔(椭圆),相移与频率成正比,群延时基本是恒定。

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  • 二阶压控有源滤波器设计 及参数计算及multisim仿真方法
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  • 二阶有源低通滤波器

    2019-04-06 22:50:05
    其中,有源低通滤波电路由集成运放和无源元件电阻和电容构成。它的功能是允许从零到某个截止频率的信号无衰减地通过,而对其他频率的信号有抑制作用,有源低通滤波电路可以用来滤除高频干扰信号。
  • multisim12版本的,无限增益多路反馈二阶低通有源滤波器,仿真源文件。免费共享了!
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  • 运放二阶滤波电路

    万次阅读 2013-11-25 11:43:10
    二阶滤波电路有两种结构: Sallen-key和多路反馈(KFB) MFB型滤波器的基本电路如下图所示。该电路有两条负反馈支路,并且运算放大器是作为一个无限增益器件来反馈支路,并且运算放大器是作为一个无限增益器来使用...
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    2013-01-31 12:29:36
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    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...
  • 自己的电压跟随低通滤波器和无限增益低通滤波器的计算器,能计算的截止频率和品质因数,电路一目了然
  • 一种常用的二阶滤波电路

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    二阶滤波电路有两种结构: Sallen-key和多路反馈(KFB) A = 1+R4/R3 MFB型滤波器的基本电路如下图所示。该电路有两条负反馈支路,并且运算放大器是作为一个无限增益器件来反馈支路,并且运算放大器是作为一个无限...
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二阶低通有源滤波电路