基于运算放大器的二阶有源滤波器设计.doc

模拟电子技术课程设计 学院 电气工程及其自动化 专业 题 目： 基于运算放大器的二阶有源滤波器设计 姓 名： 学 号： 指导教师： 时间 ： 2015 年 1 月 5 日 ~ 2015 年 1 月8 日 目 录 一、设计任务与要求……………………………………………………………2 二、设计方案……………………………………………………………………3 2.1 总方案设计…………………………………………………………… 3 2.1.1 方案框图……………………………………………………… 3 2.1.2 子框图的作用………………………………………………… 3 2.1.3 方案选择………………………………………………………······3 三、设计原理与电路……………………………………………………………5 3.1 单元电路的设计……………………………………………………… 5 3.1.1 原理图设计…………………………………………………… 5 3.1.2 滤波器的传输函数与性能参数……………………………… 6 3.2 元件参数的计算……………………………………………………… 8 3.2.1 二阶低通滤波器……………………………………………… 8 3.2.2 二阶高通滤波器……………………………………………… 9 3.2.3 二阶带通滤波器……………………………………………… 9 3.3 元器件选择…………………………………………………………… 9 3.4 工作原理………………………………………………………………10 四、电路的组装与调试……………………………………………………… 11 4.1 MultiSim电路图…………………………………………………… 11 4.2 MultiSim仿真分析……………………………………………………13 五、设计心得………………………………………………………………… 16 附 录……………………………………………………………………………16 参 考 文 献……………………………………………………………………17 一、课程设计任务书 一、任务与要求 设计任务： 有源滤波器是由有源元件和无源元件(一般是R和C)共同组成的电滤波器和无源滤波器相比，它的设计和调整过程较简便，此外还能提供增益。本课程设计选择二阶有源滤波器作为主要研究对象。 自已设计电路系统，构成低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器利用Matlab或其他仿真软件进行仿真。 1. 设计电路图，确定前置放大电路，有源滤波电路，功率放大电路的方案，并使用绘图软件画出设计电路，包括低通、高通和带通所设计的滤波器不仅有滤波功能，而且能起放大作用，负载能力要强根据给定要求和电路原理图计算和选取单元电路的元件参数用Matlab或其他仿真软件对滤波器进行仿真，记录仿真结果。 图2.1.1 RC有源滤波总框图 2.1.2子框图的作用 1、RC网络的作用 在电路中RC网络起着滤波的作用，滤掉不需要的信号，这样在对波形的选取上起着至关重要的作用，通常主要由电阻和电容组成。 2、放大器的作用 电路中运用了同相输入运放，其闭环增益 RVF=1+R4/R3同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大级。 3、反馈网络的作用 将输出信号的一部分或全部通过牧电路印象输入端，称为反馈，其中的电路称为反馈网络，反馈网络分为正、负反馈。 2.1.3方案选择 滤波器在通信测量和控制系统中得到了广泛的应用。一个理想的滤波器应在要求的频（通内具有均匀而稳定的增益，而在通带以外则具有无穷大的衰减。然而实际的滤波器距此有一定的差异，为此人们采用各种函数来逼近理想滤波器的频率特性。 用运算放大器和RC网络组成的有源滤波器具有许多独特的优点。因为不用电感元件，所以免除了电感所固有的非线性特性、磁场屏蔽、损耗、体积和重量过大等缺点。由于运算放大器的增益和输入电阻高，输入电阻低，所以能提供一定的信号增益和缓冲作用，这种滤波器的频率范围约为10-3Hz~106Hz,频率稳定度可做到（10-3~10~10-5）/摄氏度，频率精度为+（3~5）%，并可用简单的级联来得到高阶滤波器且调谐也很方便。 滤波器的设计任务是根据给定的技术指标选定电路形式和确定电路的元器件。滤波器等的技术指标有通带和阻带之分，通带指标有通带的边界频率（没有特殊的说明时一般为-3dB截止频率），通带传输系数。阻带指标