二阶有源低通滤波器的设计
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=选定电容C=1nF,计算得R=1.59k ,选R=1.6 k。
等效品质因数Q=
1
,可首先2RC
R1
=0.707,故Au=1.59,即1+4 =1.59, 则3AuR3
R4=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
G(s)
U0(s)A0
Ui(s)(s)21s1
nQn
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0.707ViAv,频率上升到一定值时,输出端电压下降,最后到基本可以忽视,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。