二阶有源低通滤波器的设计.doc

二阶有源低通滤波器的设计学号：1120600XX 姓名：黄平凹一、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f0=100kHz，等效品质因数 Q=0.707，试确定电路中有关元件的参数值二、 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 100mA，精度高，满足设计要求三、电路设计压控电压源型二阶有源低通滤波器典型电路如图 1 所示：图 1为便选取 R1 =R2=R，C1=C2=C，则通带截止频率为 f0=fn= ，可首12RC先选定电容 C=1nF，计算得 R=1．59k ，选 R=1．6 k 等效品质因数 Q= =0.707，故 Au=1.59，即 1+ =1.59， 则13uA43R4=0.59R3 为使集成运放两个输入端对地的电阻平衡，应使 R3//R4=2R=3.2k，则 R3=17.2 k ，R4=10.2 k ，选 R3=18 k ，R4=10 k 四、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。

压控电压源型二阶有源低通滤波器的传递函数为 002()1innUsAGsQ令 s= ，得到二阶低通滤波电路的频率特性为j0020()() 11()iUAGffjjQ其中， f0= =100kHz2RC通带电压放大倍数为A0=Au=1+ =1+ =1.564318通带截止频率 f0 与 3 dB 截止频率 fc 计算如下f0=fn= = =99.5Hz2RC91.60根据 fc 的定义， 当 f=fc 时， 应有= ，即 fc=1.27f0=126.4kHz2001()fjfQ2实际设计的二阶有源低通滤波电路，如图 2 所示：R11.6k R21.6kC21nR318k R410kR1(1) U1(OUT)C11n32 674 U1354AM图 2五、基于 Protues 软件模拟用交流分析法测试电路的幅／频特性双击模拟器，在出现的对话框中，如图 3 所示，进行如下设置：起始频率 100 Hz，终止频率 100MHz，扫描类型选择十进制，纵坐标选 dB 为刻度，选择 Graph／Simulate 命令仿真结果如图4 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。

图 3图 4六、实验结果分析图 4 所示图形为对电路图 2 进行仿真的的输出幅频响应图，随信号源电压频率的变化，输出端电压幅值逐渐变化，当输入源频率变化到 100kHz 时，输出端电压降到了 ，频率上升到一定值时，输出端电压下降，最后到AvVi70.基本可以忽视，体现出电路的低通滤波特性，符合电路理论设计结果七、总结通过对低通滤波电路的设计，更进一步的了解到了电路通低频阻高频的原理，通过电路中运算放大器的控制，电容值的设定，实现频率对电路中输出电压幅值的控制，从而实现电路的低通滤波，当信号源频率超过截止频率时，电路将对信号进行阻断，滤出低频状况下的信号，在实际应用中也就是对低频有用信号的选取本次电路设计我也充分认识到了运用软件对电路制作的强大能力，在以后的学习过程中，对制图软件的学习需要加大力度。