1、 1 电子工程学院 设计说明书 课 题 RC 有源滤波器设计_ 专 业_电气自动化技术_ 2 前言前言 随着计算机技术的发展，模拟电子技术已经成为一门应用范围极广，具有较 强实践性的技术基础课程。电子电路分析与设计的方法也发生了重大的变革，为 了培养学生的动手能力，更好的将理论与实践结合起来，以适应电子技术飞速的 发展形势，我们必须通过对本次课程设计的理解，从而进一步提高我们的实际动 手能力。 滤波器在日常生活中非常重要，运用非常广泛，在电子工程、通信工程、自 动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各 样的滤波器。 随着集成电路的迅速发展， 用集成电路可很方便地构
2、成各种滤波器。 用集成电路实现的滤波器与其他滤波器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等 性能指标，都有了很大的提高。 滤波器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。 现在我们通过对滤波 器器的原理以及结构设计一个能够低通、 高通、 带宽、 阻带等多种形式的滤波器。 我们通过对电路的分析，参数的确定选择出一种最合适本课题的方案。在达到课 题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。按照设计的方案选择 具体的元件，焊接出具体的实物，并在实验室对事物进行调试，观察效果是否与 课题要求的性能指标作对比。最后分析出现误差的原因以及影响因素。 背景背景 滤波器的发展历程 -凡是有能力进行信号处理
3、的装置都可以称为滤波器。 在近代电信设备和各类控 制系统中，滤波器应用极为广泛；在所有的电子部件中，使用最多，技术最为复 杂的要算滤波器了。滤波器的优劣直接决定产品的优劣，所以，对滤波器的研究 和生产历来为各国所重视。 -1917 年美国和德国科学家分别发明了 LC 滤波器，次年导致了美国第一个多 路复用系统的出现。20 世纪 50 年代无源滤波器日趋成熟。自 60 年代起由于计 算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器发展上了一个新台阶，并且朝着 低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力，其中小体积、多 功能、高精度、稳定可靠成为 70 年代以后的主攻方向。导致 RC 有源滤
4、波器、 数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展，到 70 年 代后期，上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。80 年代，致力 于各类新型滤波器的研究，努力提高性能并逐渐扩大应用范围。90 年代至现在 3 主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。当然，对滤波器本身的 研究仍在不断进行。 -我国广泛使用滤波器是 50 年代后期的事， 当时主要用于话路滤波和报路滤波。 经过半个世纪的发展，我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步 伐，但由于缺少专门研制机构，集成工艺和材料工业跟不上来，使得我国许多新 型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离。 滤波器
5、的分类 -滤波器有各种不同的分类，一般有如下几种。（1）按处理信号类型分类-按 处理信号类型分类，可分为模拟滤波器和离散滤波器两大类。其中模拟滤波器又 可分为有源、无源、异类三个分类；离散滤波器又可分为数字、取样模拟、混合 三个分类。当然，每个分类又可继续分下去，总之，它们的分类可以形成一个树 形结构，如图所示。 -实际上有些滤波器很难归于哪一类， 例如开关电容滤波器既可属于取样模拟滤 波器，又可属于混合滤波器，还可属于有源滤波器。因此，我们不必苛求这种“精 确”分类，只是让人们了解滤波器的大体类型，有个总体概念就行了。（2）按选 择物理量分类 -按选择物理量分类，滤波器可分为频率选择、幅度选
6、择、时间选择（例如 PCM 制中的话路信号）和信息选择（例如匹配滤波器）等四类滤波器。（3）按频率 通带范围分类 -按频率通带范围分类，滤波器可分为低通、高通、带通、带阻、全通五个类别， 而梳形滤波器属于带通和带阻滤波器，因为它有周期性的通带和阻带。 -滤波器种类繁多，有些是众所周知的，有些可能不为大家所熟悉，下面着重介 绍近年来发展很快的几种滤波器。 有源滤波器 -有源滤波器由下列一些有源元件组成： 运算放大器、 负电阻、 负电容、 负电感、 频率变阻器（FDNR）、广义阻抗变换器（GIC）、负阻抗变换器（NIC）、正 阻抗变换器（PIC）、负阻抗倒置器（NII）、正阻抗倒置器（PII）、四种受控 源，另外，还有病态元件极子和零子。 -1965 年单片集成运算放大器问世后，为有源滤波器开辟了广阔的前景。70 年 代初期，有源滤波器发展引人注目，1978 年单片 RC 有源滤波器问世，为滤波 器集成迈进了可喜的一步。由于运放的增益和相移均为频率的函数，这就限制了 RC 有源滤波器的频率范围，一般工作频率为
