一階低通濾波器

電子電路設(shè)計(jì)實(shí)踐設(shè)計(jì)題目：二階低通濾波器設(shè)計(jì)系別：電氣工程學(xué)院專(zhuān)業(yè):電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)：2011級(jí)1班姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：時(shí)間：2013年3月24日綏化學(xué)院電氣工程學(xué)院二階低通濾波器設(shè)計(jì)姓名:學(xué)號(hào):班級(jí):設(shè)計(jì)任務(wù)二階低通濾波器具體要求截止頻率為2khz設(shè)計(jì)方案：所謂低通濾波器(LPS：lowpassfilter)是允許低頻訊號(hào)通過(guò)，而不允許高頻訊號(hào)通過(guò)的濾波器。如下圖1二階低通濾波器主要包括：集成運(yùn)算放大器部分：簡(jiǎn)稱(chēng)集成運(yùn)放，是具有高放大倍數(shù)的集成電路。它的內(nèi)部是直接耦合的多級(jí)放大器，整個(gè)電路可分為輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)三部分。輸入級(jí)采用差分放大電路以消除零點(diǎn)漂移和抑制干擾；中間級(jí)一般采用共發(fā)射極電路，以獲得足夠高的電壓增益；輸出級(jí)一般采用互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功放電路，以輸出足夠大的電壓和電流，其輸出電阻小，負(fù)載能力強(qiáng)。低通濾波網(wǎng)絡(luò)：濾波電路的作用實(shí)質(zhì)是“選頻”，而低通濾波器則是指低頻信號(hào)能夠通過(guò)高頻信號(hào)不能通過(guò)的濾波器。反饋網(wǎng)絡(luò)：將電路輸出端的信號(hào)一部分或者全部通過(guò)某種路徑引回到輸入端。圖1圖2電路組成圖3響應(yīng)曲線(xiàn)通過(guò)對(duì)二階低通濾波器的了解，設(shè)計(jì)一個(gè)二階低通濾波器主要考慮以下幾點(diǎn)：八\\：濾波器的選擇一階濾波器電路最簡(jiǎn)單，但帶外傳輸系數(shù)衰減慢，一般在對(duì)帶外衰減性要求不高的場(chǎng)合下選用。無(wú)限增益多環(huán)反饋型濾波器的特性對(duì)參數(shù)變化比較敏感，在這點(diǎn)上它不如壓控電壓源型二階濾波器。級(jí)數(shù)的選擇濾波器的級(jí)數(shù)主要根據(jù)對(duì)帶外衰減特殊性的要求來(lái)確定。每一階低通或高通電路可獲得-6dB每倍頻程（-20dB每十倍頻程）的衰減，每二階低通或高通電路可獲得-12dB每倍頻程（-40dB每十倍頻程）的衰減。元器件的選擇一般設(shè)計(jì)濾波器時(shí)都要給定截止頻率fc（^c）帶內(nèi)增益Av，以及品質(zhì)因數(shù)Q（二階低通或高通一般為0.707）。在設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)待確定其值的元件數(shù)目多于限制元件取值的參數(shù)之?dāng)?shù)目，因此有許多個(gè)元件均可滿(mǎn)足給定的要求，這就需要設(shè)計(jì)者自行選定某些元件值。一般從選定電容器入手，因?yàn)殡娙輼?biāo)稱(chēng)值的分檔較少，電容難配，而電阻易配，可根據(jù)工作頻率范圍按照表1.1.3初選電容值。表1.1.3濾波器工作頻率與濾波電容取值的對(duì)應(yīng)關(guān)系f（1~10）Hz（10?102）Hz（102?103）Hz（1~10）KHz（10?103）KHz（102?103）KHzC（20~10）F（10?0.1）uF（0.1?0.01）uF（104?103）pF（103?102）pF（102?10）pF四、單元單路設(shè)計(jì)集成運(yùn)算放大器部分.集成運(yùn)放主要是用來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓，電流等信號(hào)的放大的。按工作原理分類(lèi):可分為電壓，電流和跨導(dǎo)三種類(lèi)型。電壓放大型：實(shí)現(xiàn)電壓放大，輸出回路等效成由電壓vI控制的電壓源.電流放大型：實(shí)現(xiàn)電流放大，輸出回路等效成由電流iI控制的電流源.跨導(dǎo)型：將輸入電壓轉(zhuǎn)換成輸出電流，輸出回路等效成由電壓vI控制的電流源iO,即iO=AgvI，Ag的量綱為電導(dǎo)，它是輸出電流與輸入電壓之比，故稱(chēng)跨導(dǎo).由于電流放大型具有驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、工作頻率高、工作頻帶寬等特點(diǎn)，所以選擇此運(yùn)放如圖1所示。二階低通濾波部分低通濾波是指低頻率的信號(hào)能通過(guò)而高頻率的信號(hào)不可以通過(guò)。二階低通濾波電路可分為有源濾波和無(wú)源濾波。有源濾波：原理上講，有源濾波器可以達(dá)到很高的Q值，有源濾波自身就是諧波源。其依靠電力電子裝置，在檢測(cè)到系統(tǒng)諧波的同時(shí)產(chǎn)生一組和系統(tǒng)幅值相等，相位相反的諧波向量，這樣可以抵消掉系統(tǒng)諧波，使其成為正弦波形。有源濾波除了濾除諧波外，同時(shí)還可以動(dòng)態(tài)補(bǔ)償無(wú)功功率。其優(yōu)點(diǎn)是反映動(dòng)作迅速，濾除諧波可達(dá)到95%以上，補(bǔ)償無(wú)功細(xì)致。原理上講，有源濾波器可以達(dá)到很高的Q值。無(wú)源濾波：雖然無(wú)源濾波具有成本低，運(yùn)行穩(wěn)定，技術(shù)相對(duì)成熟，容量大的優(yōu)點(diǎn)，但是它的諧波濾除率一般只有80%，對(duì)基波的無(wú)功補(bǔ)償也是一定的。而且放大倍數(shù)也較低，帶負(fù)載能力也較差。所以我選擇如圖二所示的二階低通有源濾波。三.反饋部分反饋就是指將放大電路的輸出量或輸出量的一部分，通過(guò)一定的方式，反送到放大電路的輸入回路中去。根據(jù)反饋的極性不同可以分為正，負(fù)反饋兩種。正反饋：能是輸入信號(hào)增強(qiáng)為正反饋?？稍龃笤鲆?。負(fù)反饋：能使輸入信號(hào)減弱的為負(fù)反饋。雖然負(fù)反饋具有能提高放大器增益的穩(wěn)定性，使放大器的通頻帶展寬，減少放大器的失真.和提高放大器的信噪比等優(yōu)點(diǎn)，.但此中的反饋是為了使電壓放大倍數(shù)增大，來(lái)使接近于f0的頻段，幅頻特性將得到補(bǔ)償，而不會(huì)下降很快，所以選用如圖三所示的正反饋。五、實(shí)驗(yàn)參數(shù)：A=_!——