一階低通濾波器

電子電路設(shè)計實踐設(shè)計題目：二階低通濾波器設(shè)計系別：電氣工程學(xué)院專業(yè):電氣工程及其自動化班級：2011級1班姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：時間：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)計姓名:學(xué)號:班級:設(shè)計任務(wù)二階低通濾波器具體要求截止頻率為2khz設(shè)計方案：所謂低通濾波器(LPS：lowpassfilter)是允許低頻訊號通過，而不允許高頻訊號通過的濾波器。如下圖1二階低通濾波器主要包括：集成運算放大器部分：簡稱集成運放，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放大器，整個電路可分為輸入級、中間級、輸出級三部分。輸入級采用差分放大電路以消除零點漂移和抑制干擾；中間級一般采用共發(fā)射極電路，以獲得足夠高的電壓增益；輸出級一般采用互補對稱功放電路，以輸出足夠大的電壓和電流，其輸出電阻小，負(fù)載能力強。低通濾波網(wǎng)絡(luò)：濾波電路的作用實質(zhì)是“選頻”，而低通濾波器則是指低頻信號能夠通過高頻信號不能通過的濾波器。反饋網(wǎng)絡(luò)：將電路輸出端的信號一部分或者全部通過某種路徑引回到輸入端。圖1圖2電路組成圖3響應(yīng)曲線通過對二階低通濾波器的了解，設(shè)計一個二階低通濾波器主要考慮以下幾點：八\\：濾波器的選擇一階濾波器電路最簡單，但帶外傳輸系數(shù)衰減慢，一般在對帶外衰減性要求不高的場合下選用。無限增益多環(huán)反饋型濾波器的特性對參數(shù)變化比較敏感，在這點上它不如壓控電壓源型二階濾波器。級數(shù)的選擇濾波器的級數(shù)主要根據(jù)對帶外衰減特殊性的要求來確定。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)計濾波器時都要給定截止頻率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)計時經(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，因此有許多個元件均可滿足給定的要求，這就需要設(shè)計者自行選定某些元件值。一般從選定電容器入手，因為電容標(biāo)稱值的分檔較少，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)計集成運算放大器部分.集成運放主要是用來實現(xiàn)電壓，電流等信號的放大的。按工作原理分類:可分為電壓，電流和跨導(dǎo)三種類型。電壓放大型：實現(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，故稱跨導(dǎo).由于電流放大型具有驅(qū)動能力強、工作頻率高、工作頻帶寬等特點，所以選擇此運放如圖1所示。二階低通濾波部分低通濾波是指低頻率的信號能通過而高頻率的信號不可以通過。二階低通濾波電路可分為有源濾波和無源濾波。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，在檢測到系統(tǒng)諧波的同時產(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，同時還可以動態(tài)補償無功功率。其優(yōu)點是反映動作迅速，濾除諧波可達(dá)到95%以上，補償無功細(xì)致。原理上講，有源濾波器可以達(dá)到很高的Q值。無源濾波：雖然無源濾波具有成本低，運行穩(wěn)定，技術(shù)相對成熟，容量大的優(yōu)點，但是它的諧波濾除率一般只有80%，對基波的無功補償也是一定的。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：能是輸入信號增強為正反饋?？稍龃笤鲆?。負(fù)反饋：能使輸入信號減弱的為負(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，.但此中的反饋是為了使電壓放大倍數(shù)增大，來使接近于f0的頻段，幅頻特性將得到補償，而不會下降很快，所以選用如圖三所示的正反饋。五、實驗參數(shù)：A=_!——