RC有源帶通濾波器

RC有源帶通濾波器的設計 濾波器的功能是讓一定頻率范圍內(nèi)的信號通過，而將此頻率范圍之外的信號加以抑制或使其急劇衰減。當干擾信號與有用信號不在同一頻率范圍之內(nèi)，可使用濾波器有效的抑制干擾。 用LC網(wǎng)絡組成的無源濾波器在低頻范圍內(nèi)有體積重量大，價格昂貴和衰減大等缺點，而用集成運放和RC網(wǎng)絡組成的有源濾波器則比較適用于低頻，此外，它還具有一定的增益，且因輸入與輸出之間有良好的隔離而便于級聯(lián)。由于大多數(shù)反映生理信息的光電信號具有頻率低、幅度小、易受干擾等特點，因而RC有源濾波器普遍應用于光電弱信號檢測電路中。技術指標總增益為1；通帶頻率范圍為300Hz—3000Hz，通帶內(nèi)允許的最大波動為-1db—+1db；阻帶邊緣頻率范圍為225Hz和4000Hz、阻帶內(nèi)最小衰減為20db；設計過程采用低通-高通級聯(lián)實現(xiàn)帶通濾波器；將帶通濾波器的技術指標分成低通濾波器和高通濾波器兩個獨立的技術指標，分別設計出低通濾波器和高通濾波器，再級聯(lián)即得帶通濾波器。古低通濾波器的技術指標為：高通濾波器的技術指標為：選用切比雪夫逼近方式計算階數(shù)(1).低通濾波器階數(shù)N1(2).高通濾波器階數(shù)N2求濾波器的傳遞函數(shù)1).根據(jù)N1查表求出歸一化低通濾波器傳遞函數(shù)HLP(s’)，去歸一化得2).根據(jù)N2查表求出歸一化高通濾波器傳遞函數(shù)HHP(s’)，去歸一化得選擇電路結構并計算R、C元件值濾波器的總階數(shù)由一階電路與二階電路級聯(lián)來實現(xiàn)。例如N1=5，則可用一節(jié)一階的低通濾波器和二節(jié)的二階低通電路來級聯(lián)組成5階的低通濾波器。1).一階電路選用VCVS電路結構一階低通的元件參數(shù)計算：、一階高通的元件參數(shù)計算：、2).二階電路仍選用VCVS電路結構二階低通的元件參數(shù)計算：；二階高通的元件參數(shù)計算：三、電路實現(xiàn)和特性測試： 有源器件選用通用集成運放741和1458就可以了，用相近的R、C標稱值替代計算值。若計算值的某一濾波節(jié)的電阻或電容值難以實現(xiàn)，那么可將該節(jié)電路的所有電阻值除以某一常數(shù)，同時，所有的電容值乘以該常數(shù)，此濾波器的特性不變。 計算出的N1若為偶數(shù)，則二階低通濾波器的節(jié)數(shù)為NL=N1/2，否則為(N1-1)/2節(jié)二階低通加一節(jié)一階低通濾波器，同理可計算出高通濾波器的節(jié)數(shù)。將每一節(jié)濾波器調整正常后，級聯(lián)在一起構成帶通濾波器，測試幅頻特性。 實驗參數(shù)的實際選定結果：五階帶通濾波器的構成：一階的低通濾波器和兩個二階的低通濾波器構成五階的低通濾波器級聯(lián)上一階的高通濾波器與兩個二階的高通濾波器構成的五階的高通濾波器。它們的參數(shù)分別如下圖所示：一階低通濾波器：R=8KΩ，C=30pF二階低通濾波器：R=1.67KΩ,C1=3μF,C2=1pF一階高通濾波器：R=11KΩ，C=300pF二階高通濾波器：R1=556Ω,R2=222KΩ,C=300Pf精度為5％的碳膜電阻，以歐姆為單位的標稱值：1.0

5.6

33

160

820

3.9K

20K

100K

510K

2.7M

1.1

6.2

36

180

910

4.3K

22K

110K

560K

3M

1.2

6.8

39

200

1K

4.7K

24K

120K

620K

3.3M

1.3

7.5

43

220

1.1K

5.1K

27K

130K

680K

3.6M

1.5

8.2

47

240

1.2K

5.6K

30K

150K

750K

3.9M

1.6

9.1

51

270

1.3K

6.2K

33K

160K

820K

4.3M

1.8

10

56

300

1.5K

6.6K

36K

180K

910K

4.7M

2.0

11

62

330

1.6K

7.5K

39K

200K

1M

5.1M

2.2

12

68

360

1.8K

8.2K

43K

220K

1.1M

5.6M

2.4

13

75

390

2K

9.1K

47K

240K

1.2M

6.2M

2.7

15

82

430

2.2K

10K

51K

270K

1.3M

6.8M

3.0

16

91

470

2.4K

11K

56K

300K

1.5M

7.5M

3.3

18

100

510

2.7K

12K

62K

330K

1.6M

8.2M

3.6

20

110

560

3K

13K

68K

360K

1.8M

9.1M

3.9

22

120

620

3.2K

15K

75K

390K

2M

10M

4.3

24

130

680

3.3K

16K

82K

430K

2.2M

15M

4.7

27

150

750

3.6K

18K

91K

470K

2.4M

22M

5.1

30

精度為1％的金屬膜電阻，以歐姆為單位的標稱值：10

33

100

332

1K

3.32K

10.5K

34K

107K

357K

10.2

33.2

102

340

1.02K

3.4K

10.7K

34.8K

110K

360K

10.5

34

105

348

1.05K

3.48K

11K

35.7K

113K

365K

10.7

34.8

107

350

1.07K

3.57K

11.3K

36K

115K

374K

11

35.7

110

357

1.1K

3.6K

11.5K

36.5K

118K

383K

11.3

36

113

360

1.13K

3.65K

11.8K

37.4K

120K

390K

11.5

36.5

115

365

1.15K

3.74K

12K

38.3K

121K

392K

11.8

37.4

118

374

1.18K

3.83K

12.1K

39K

124K

402K

12

38.3

120

383

1.2K

3.9K

12.4K

39.2K

127K

412K

12.1

39

121

390

1.21K

3.92K

12.7K

40.2K

130K

422K

12.4

39.2

124

392

1.24K

4.02K

13K

41.2K

133K

430K

12.7

40.2

127

402

1.27K

4.12K

13.3K

42.2K

137K

432K

13

41.2

130

412

1.3K

4.22K

13.7K

43K

140K

442K

13.3

42.2

133

422

1.33K

4.32K

14K

43.2K

143K

453K

13.7

43

137

430

1.37K

4.42K

14.3K

44.2K

147K

464K

14

43.2

140

432

1.4K

4.53K

14.7K

45.3K

150K

470K

14.3

44.2

143

442

1.43K

4.64K

15K

46.4K

154K

475K

14.7

45.3

147

453

1.47K

4.7K

15.4K

47K

158K

487K

15

46.4

150

464

1.5K

4.75K

15.8K

47.5K

160K

499K

15.4

47

154

470

1.54K

4.87K

16K

48.7K

162K

511K

15.8

47.5

158

475

1.58K

4.99K

16.2K

49.9K

165K

523K

16

48.7

160

487

1.6K

5.1K

16.5K

51K

169K

536K

16.2

49.9

162

499

1.62K

5.11K

16.9K

51.1K

174K

549K

16.5

51

165

510

1.65K

5.23K

17.4K

52.3K

178K

560K

16.9

51.1

169

511

1.69K

5.36K

17.8K

53.6K

180K

562K

17.4

52.3

174

523

1.74K

5.49K

18K

54.9K

182K

576K

17.8

53.6

178

536

1.78K

5.6K

18.2K

56K

187K

590K

18

54.9

180

549

1.8K

5.62K

18.7K

56.2K

191K

604K

18.2

56

182

560

1.82K

5.76K

19.1K

57.6K

196K

619K

18.7

56.2

187

562

1.87K

5.9K

19.6K

59K

200K

620K

19.1

57.6

191

565

1.91K

6.04K

20K

60.4K

205K

634K

19.6

59

196

578

1.96K

6.19K

20.5K

61.9K

210K

649K

20

60.4

200

590

2K

6.2K

21K

62K

215K

665K

20.5

61.9

205

604

2.05K

6.34K

21.5K

63.4K

220K

680K

21

62

210

619

2.1K

6.49K

22K

64.9K

221K

681K

21.5

63.4

215

620

2.15K

6.65K

22.1K

66.5K

226K

698K

22

64.9

220

634

2.2K

6.8K

22.6K

68K

232K

715K

22.1

66.5

221

649

2.21K

6.81K

23.2K

68.1K

237K

732K

22.6

68

226

665

2.26K

6.98K

23.7K

69.8K

240K

750K

23.2

68.1

232

680

2.32K

7.15K

24K

71.5K

243K

768K

23.7

69.8

237

681

2.37

7.32K

24.3K

73.2K

249K

787K

24

71.5

240

698

2.4K

7.5K

24.9K

75K

255K

806K

24.3

73.2

243

715

2.43K

7.68K

25.5K

76.8K

261K

820K

24.7

75

249

732

2.49K

7.87K

26.1K

78.7K

267K

825K

24.9

75.5

255

750

2.55K

8.06K

26.7K

80.6K

270K

845K

25.5

76.8

261

768

2.61K

8.2K

27K

82K

274K

866K

26.1

78.7

267

787

2.67K

8.25K

27.4K

82.5K

280K

887K

26.7

80.6

270

806

2.7K

8.45K

28K

84.5K

287K

909K

27

82

274

820

2.74K

8.66K

28.7K

86.6K