有源低通滤波电路设计

一．设计题目

有源低通滤波器电路设计

二．技术参数和设计要求

1. 技术参数

设计一个能阻挡高频信号，输出低频信号的有源低通滤波电路；

2. 设计要求

（1）根据技术参数设计电原理图;

（2）计算并选择电路元件及参数(含电源变压器)；

（3）仿真调试电路；举例说明所设计的有源低通滤波器的广泛应用，简要说明电路的工作原理。

（4） 撰写设计说明书。

三．设计工作量

设计时间一周，2009年下学期第17周进行。

四．工作计划

星期一：布置设计任务，查阅资料；

星期二~星期三：设计方案论证，进行电路设计，计算并选择电路元件及参数；

星期四：仿真调试电路

星期五：撰写设计报告书，进行个别答辩。

五．参考资料

1．彭介华，《电子技术课程设计指导》，北京：高等教育出版社，1997；

2．高吉祥，《电子技术基础实验与课程设计》，北京：电子工业出版社，2005；

3．童诗白，《模拟电子技术基础》，北京：高等教育出版社，1988；

4．康华光，《电子技术基础——模拟部分》，北京：高等教育出版社，1988

5．本课程教材

六．指导教师

张丹    刘亮

七．系部审批

 长沙学院课程设计鉴定表

一 引言

  在实际的电子系统中，输入信号往往是含有多种频率成分的复杂信号，可能还会混入各种噪声、干扰及其他无用频率的性号，因此需要设法将有用频率信号挑选出来，将无用信号频率抑制掉。完成此任务需要具有选频功能的电路。将信号的频率具有选择性的电路称为滤波器，他能是特定频率范围内的信号顺利通过，而阻止其他频率信号通过。

按照滤波器的工作频率，滤波器可分为低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）等。如果滤波器含有有源元件（晶体管、集成运算放大器等），侧称为有源滤波。

本实验就是利用低通滤波器的原理，设计电路，使其实现对输入信号的筛选和截止，将无用的信号抑制掉。

二 摘要

  滤波电路是一种能使有用信号通过而抑制无用频率信号的电子装置。工程上常用它来做处理信号、数据传送和抑制干扰等。而有源低通滤波器是允许低频信号通过而抑制高频信号的元件。它运用面积非常的广泛，常被用作信号处理器。

本文以有源低通滤波器设计为例介绍了一种电路优化设计的方法,通过优化设计能使某些性能要求

比较适当、调试比较简单的电路,使其降低元器件精度要求、简化调试、提高性能。

关键词： 、放大器、二阶低通滤波

三 设计的目的及任务

1. 课程设计的目的 

(1)熟悉用multisim和protel画有关有源滤波器电路的原理图。

(2)能够用所学知识进行仿真分析。

(3)学习有源滤波器的设计方法。

(4) 学习有源滤波器的调试方法及幅频特性的测量方法；熟悉用运放构成有源低通滤波器。 

2. 课程设计的任务要求

(1)选择运算放大电路。

(2)选择和计算全部电阻电容参数；

(3)用Multisim仿真画出幅频响应的波特图。

四 设计及原理

    电路设计方案步骤：

实验设计思路：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，该反馈使改滤波器只允许低频端的信号通过，实现低通滤波。用查表法设计，已知电路响应特性、形式、类型及阶数、滤波器性能参数，再根据截止频率，选定电容标称值，查表求出相应电容值及电阻值，通过计算得到设计值以确定电路参数。

实验步骤：

1.选择运放：为了减少负载对滤波电路的负载效益，同时便于调整，我选用具有JFET作输入级的低调，高输入阻抗运放的LF412CH。

电路设计原理图 1--1

2.电路原理图如（1-1），要求截止频率为100HZ，为了波特图能够更好的平稳，我选择Q值为0.707，选择电容器的容量，计算我选择C1=C3=330nF,则根据根式得

R1=R2==4.7K。

3.经同相放大电路输入后计算得通带增益为

A=1+R6/R3=1.152

五 电路仿真

 电路仿真图

 用Multism仿真，可得到的幅频响应波特图如图所示：

  由图可见经仿真分析可得在衰减为—3dB时得出的上限截止频率为,   

相对误差为2.45%,误差分析：运放选的不是很理想，不适合电路。波特仪不是很精确。

改进方法：选择合适的运放，选择精确的波特仪。

4、调试中遇到的问题及解决方法

 调试中特性测量中选择“Magnitude”;Horizontal和Vertical坐标类型都选择“Log”。如果幅频曲线的水平线没出现，可能是Vertical坐标范围中的终点F没调到合适位置，也可能是参数没选择好，可适当调整。 

六 实验总结

  在为期一周的实验中我受益匪浅，通过查找资料设计阻挡高通信号的有源低通滤波电路，加强了对二阶低通滤波电路的认识和理解，对元件的选择原则和计算有了基本的了解，锻炼了动手能力，提高了分析能力，为以后的毕业设计打下了初步基础。此外，我还熟悉了Multisim和protel软件的应用。用Multisim进行仿真分析，进一步加深了在设计有源滤波器的过程中要应对和解决的问题，学习并了解了有源滤波器的调试方法及幅频特性的测量。通过这次课程设计，在查找资料的过程中我涉猎到很多课外知识，明白自己所学的仅仅是一些皮毛，还有很多东西需要去专研和细究。

七 仪器元件

变压器，电阻，电容，直流稳压电源，交流电源，运算放大器，波特仪。

八 参考文献

[1]《电子技术基础模拟部分》主编：康华光，高等教育出版社。

六 实验总结

  在为期一周的实验中我受益匪浅，通过查找资料设计阻挡高通信号的有源低通滤波电路，加强了对二阶低通滤波电路的认识和理解，对元件的选择原则和计算有了基本的了解，锻炼了动手能力，提高了分析能力，为以后的毕业设计打下了初步基础。此外，我还熟悉了Multisim和protel软件的应用。用Multisim进行仿真分析，进一步加深了在设计有源滤波器的过程中要应对和解决的问题，学习并了解了有源滤波器的调试方法及幅频特性的测量。通过这次课程设计，在查找资料的过程中我涉猎到很多课外知识，明白自己所学的仅仅是一些皮毛，还有很多东西需要去专研和细究。

七 仪器元件

变压器，电阻，电容，直流稳压电源，交流电源，运算放大器，波特仪。

八 参考文献

[1]《电子技术基础模拟部分》主编：康华光，高等教育出版社。

[2]《电子技术基础实验及综合设计》主编：王振光、张常年。

[3]《电子技术基础实验与综合实验教程》主编：施金鸿、陈光明。

[4]《电工电子实验与计算机仿真》主编：邹其鸿，黄智伟。

[5]《protel DXP 》主编：朱勇。