二阶有源带阻滤波器课程设计

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1、二阶有源带阻滤波器二阶有源带阻滤波器 设计报告设计报告 目录目录 1、 设计要求设计要求P1 2、 设计作用及目的设计作用及目的P1 3、 设计的具体实现设计的具体实现 系统概述系统概述.P1-P8 单元电路设计及仿真分析单元电路设计及仿真分析.P9-P22 PCB 版电路制作版电路制作P 4、 心得体会及建议心得体会及建议.P 5、 附录附录.P 6、 参考文献参考文献.P 一、设计要求 、设计一个二阶有源带阻滤波器电路，要求中心频率 0 f =50Hz，Q=10； 、设计时要综合考虑实用、经济并满足性能要求指标； 、合理选用元器件。 二、设计的作用、目的 、掌握二阶有源带阻滤波器电路的设计

2、方法 、了解二阶有源带阻滤波器的性能特点 、掌握二阶有源带阻滤波器的安装与调试方法 、掌握滤波器有关参数的测量、计算方法 、理论应用于实践，增强动手能力 三、设计的具体实现 1、系统概述 、相关知识了解 由有源器件（晶体管或集成运放）和电阻、电容构成的滤波器称为 RC 有源 滤波器。滤波器分为一阶、二阶和高阶滤波器。阶数越高，其幅频特性越接近于 理想特性， 滤波器的性能就越好。 滤波器的功能是让一定频率范围内的信号通过， 抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。可用在信号处理、数据传输、抑制干扰 等方面。这类滤波器主要优点是：小型，价廉；不需要阻抗匹配且可具有一定的 增益；抗干扰能力强；截止频率低

3、（可低至 10-3Hz） 。因受运算放大器的频带限 制，主要用在超低频至几百千赫的频率范围。根据滤波器所能通过信号的频率范 围或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通、高通、带通与带阻等四种滤 波器。 这里专门对二阶有源带阻滤波器进行研究。 常用的二阶有源带阻滤波器电路 有两种形式，一种是无限增益多路负反馈（MFA）有源二阶带阻滤波器电路，另 一种是电压控制电压源（VcVs）有源二阶带阻滤波器电路。 电压控制电压源电路，它的运放为同相输入，具有高输入阻抗、低输出阻抗 的特点。滤波电路相当于一个电压源。其结构电路图如下图（a）所示，它的优 点是电路性能稳定，增益容易调节。 无限增益多路负反馈电

4、路，它的运放为反相输入，输出端通过 C1、R1 形成 两条支路。其电路结构图如下图（b）所示。他的优点是电路具有倒相作用，使 用元件较少；缺点是调解增益时会对参数有影响。 （a） 电压控制电压控制电压源电路电压源电路 （b）无限增益多路负反馈电路）无限增益多路负反馈电路 、相关概念 、有源滤波电路：若滤波电路含有有源元件（双极型管、单极型管、集成运 放）组成，成为有源滤波电路。 、有源滤波器：有运算放大器和阻容元件组成的选频网络。用于传输有用频 段的信号，抑制或衰减无用频段的信号。滤波器阶数越高，性能越逼近理想滤波 器特性。 、滤波器阶数：在分析有源滤波电路时，一般通过“拉氏变换” ，将电压与

5、电 流变换成“像函数”U(s)和 I(s)。R(s)=R，Zc(s)= 1 sc ，ZL(s)=SL。输出量与输入 量之比称为传递函数，即 () () () os us i s U A U 。在传递函数中，分母中 S 的最高指数称 为滤波器的阶数。 、低通滤波器（LPF） ：低通滤波器是一种用来传输低频段信号，抑制高频段 信号的电路。当信号的频率高于某一特定的截止频率 1p f时，通过该电路的信号 会被衰减（或被阻止） ，而低于 1p f的信号通过该滤波器。 、高通滤波器（HPF） ：高通滤波器是一种用来传输高频段信号，抑制或衰减 低频段信号的电路。当信号的频率低于某一特定的设截止频率 2p

6、f时，通过该电 路的信号会被衰减（或被阻止） ，而高于 2p f时，信号可以通过该滤波器。 、带阻滤波器（BEF） ：带阻滤波器是可以用来抑制或衰减某一频段信号，并 让该频段以外的所有信号都通过的滤波器。即设低频段截止频率为 1p f，高频段 截止频率为 2p f， 则频率低于 1p f或高于 2p f的信号可以通过， 而频率是在 1p f到 2p f 之间的信号会被衰减。 、阻带宽度：高频段截止频率 2p f与低频段截止频率 1p f之差，计为 BW= 21pp ff。 、通带放大倍数：实际中，滤波器的幅频特性可分为通带（能够通过的信号 频率范围） 、过渡带与阻带（阻止信号通过的频率范围） 。称通带中输出电压与输 入电压之比 up A 为通带放大倍数。 、系统设计思路 要完成滤波器的实际任务，就是要根据所要求的指标，先确定电路形式，这 里我选择的是电压控制电压源电路来实现设计要求。大致步