电子信息工程学生姓名： 低通滤波器的功能是实现对低频段信号顺利通过，对高频段信号衰减。本次设计采用有源滤波器电路（即集成运算放大器和 RC 网络构成）进行设计。参考课本《模拟电 子电路基础》以及《OP 放大电路设计》、《滤波器综合法设计原理》等书籍，最终选择具 有负反馈的二阶有源低通滤波器电路。将电路指标定为截止频率： =5.3kHz，通带增 益：Av=1。首先推导计算出相应的电阻阻值以及电容容值，经过仿真软件测试，制做具 体电路板，测试结果验证。 关键词：滤波器；低通；二阶；截止频率 Abstract： Low-pass filter function smoothpassage low-frequencysignals, high-band signal attenuation. designuses activefilter circuit (ie, integrated operational amplifier RCnetwork components) design. Refer textbooks,analog electronic circuits based OPamplifier design, Filter synthesis method design principles otherbooks, finalchoice has negativefeedback, second-order active low-pass filter circuit. circuitcut-off frequency: 5.3kHz, pass-band Gain: Av correspondingresistor capacitorvalues tolerance,after simulationsoftware testing, specificcircuit boards, test results verified. Key words：filter; low-pass; second-order; cut-off frequency 1.1二阶低通滤波器原型原理图………………………………………………………5 1.2 传输函数计算 1.3阻值、容值计算 Multisim仿真原理图及仿真结果……………………………………6 3.1 仿真原件图………………………………………………………………6 3.2 仿真结果…………………………………………………………………7 3.2.1 时域仿真………………………………………………………………7 3.2.2 频域仿真………………………………………………………………7 protel设计原理图及绘制PCB 4.1原理图设计………………………………………………………………8 4.2 PCB 结论……………………………………………………………………10 谢辞 ………………………………………………………………………11 参考文献 ……………………………………………………………………12 附录 …………………………………………………………………………13 引言滤波器的作用是消除电路中某些不必要的信号并保留有用的信号，在信号处理方面 具有非常重要的作用。 滤波器能使所有特定频段的信号能够顺利通过，而对其它频段的信号起衰减作用。 因此，滤波器被广泛地应用在通信和信号处理等领域。 滤波器的各类繁多，按照幅频特性的不同，一般分为低通滤波器（Low Pass Filter）、 高通滤波器（Hight Pass Filter）、带通滤波器（Band Pass Filter）、全通滤波器（All Pass Filter）、带阻滤波器（Band Elimination Filter）等几类；按照器件的不同， 分为无源滤波器、有源滤波器和晶体滤波器等几种。无源滤波器是指由R、L、C 器件所构成的滤波器电路；有源滤波器是指由放大电路及RC网络构成的滤波器电路。 对于有源滤波器，通带内的信号不仅没有能量损耗，而且还可以放大，负载效 应不明显，多级相联时相互影响很小，利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波 器，并且滤波器的体积小、重量轻、不需要磁屏蔽(由于不使用电感元件）；但是， 其通带范围受有源器件(如集成运算放大器）的带宽限制，需要直流电源供电，可 靠性不如无源滤波器高，在高压、高频、大功率的场合不适用。 一般可以按照有源滤波器传输函数分母中S 的最高指数分为一阶、二阶和高阶滤波 器。滤波器的阶数是指在滤波器的传递函数中有几个极点.阶数同时也决定了转折 区的下降速度，一般每增加一阶(一个极点)，就会增加-20dBDec(-20dB 每十倍频 原理分析，公式推导一阶有源滤波器电路结构简单，但其幅频特性衰减缓慢，因此，一阶有源滤波器的 滤波特性与理想的低通滤波特性的差距很大，选择性较差。为了使滤波器的滤波特性更 接近理想情况，常常采用二阶的滤波器。 常用的二阶低通滤波器是在一阶低通滤波器的基础上改进的，即将RC 无源网络由一 节改为两节，同时将第一节 RC 电路的电容不接地而接在运放输出端，引入反馈，以改 附近的幅频特性，在高频段，衰减斜率的绝对值比一阶低通滤波器增大了一倍，为-40dB/十倍频程。在电路中，为计算方便，令 RC 网络中的电阻取相同的值，再根据 与频率的关系计算出电容的值。 低通滤波器的幅频特性为： 其幅频特性如图所示： 1.1二阶低通滤波器原型原理图 常用的二阶低通滤波器是在一阶滤波器的基础上改进的，即将 RC 无源滤波网络由 一节改为两节，同时将第一级RC 电路的电容不直接接地而接在运放输出端，引入反馈， 以改善截止频率附近的幅频特性。其电路结构图如下： 当电路的增益为 时，此时R4 R3的取值为 0，因此，根据电路结构图可作出如 下的二阶有源低通滤波器的电路图： 1.2 传输函数计算 二阶低通滤波器的传输函数为： AvAv 1.3阻值、容值计算 由传函可以推出阻值和容值 元器件选择由于算出的阻值容值不一定是市场上有卖的标称值，因此需要实际买回元器件，然 后再加以分析参数。实际买到的元件为R1=R2=9.06 ，C1=4.7pF,C2=2.2pF，运放为741。将元件参数代入计算式中计算出的理论截止频率为f=5.3KHz。 Multisim10 仿线 仿线仿线 时域仿真 通过模拟示波器仿真，得到的信号不存在失真现象，当频率比较低里，即当
