RC有源滤波器实验设计报告.docx

- 让每个人公平地提升自我RC 有源滤波器快速设计试验报告小组成员：黄文成习灿方丹指导教师:汤依婷湖北经济学院电子工程系2023032摘要： 由 RC 元件与运算放大器组成的滤波器称为RC 有源滤波器，其功能是让肯定范围内的频率通过，抑制或者急剧衰减频率范围以外的信号。因受到运算放大器带宽的限制，这类滤波器仅适用于低频范围。依据频率范围可分为低通、高通、带通和带阻四种滤波器。滤波器的用处格外大，它可以处理信号,虑去无用的干扰信号，使信号满足自己的需要。如很多音响装置的频谱分析器均使用此电路作为带通滤波器，以选出各个不同频段的信号，在显示上利用发光二极管点亮的多少来指示出信号幅度的大小。目前，滤波器被广泛用于通信、播送、雷达以及很多仪器设备中。设计性能指示要求方案一一级二阶低通与一级二阶高通级联。截至频率 fH= 3000Hz , fL= 300Hz ,增益 AV= 10 阻带衰减速度为-40dB/10 倍频方案二一级二阶带通滤波器。中心频率 f0= 1KHz ，增益 AV= 2 ，品质因素Q = 10一、方案设计方案一实现二阶带通滤波器的电路有压控电压源VCVS电路和无限增益多路反响(MFB)电路。假设要求带宽BW 的范围很宽，可承受一级二阶高通滤波器与一级二阶低通滤波器相级联，但其阻带的衰减率为-40db/10 倍频程，滤波器的带宽由两个滤波器的截止频率所打算。所以我们选用一个截止频率为300Hz，增益为 2 的二阶低通滤波器和一个截止频率为 3KHz，增益为 5 的二阶高通滤波器。方案二 - 让每个人公平地提升自我8二阶带通滤波器 的性能参数有中心角频率w 或 f00，w 对应的增益为 A ，带0v宽 BW = f- f ，品质因素Q = f0， Q 值越高，滤波器选择性越好，衰减速HLBW度越高，但Q 值也不能太高，否则会使电路难以调整，故取Q = 10 。二、电路设计设计步骤：1. 依据截至频率 f选定一个电容 C 的标称值单位 uF ，使其满足 K =100cf Cc1 £ K £ 10 2. 设计表中查出与 Av对应的电容值及 K = 1时的电阻值，再将这些电阻值乘以参数 K，得到电阻的设计值。3. 实际调整并修改电容、电阻值，测量滤波器的性能参数是否满足设计要求。三、调试与测试结果1. 低通滤波电路仿真图2. 高通滤波电路仿真图3. 低通、高通滤波级联仿真电路图4. 带通滤波仿真电路图调试结果1. 低通和高通级联电路输出波形图2. 带通电路输出波形图误差分析元器件误差，由于计算得出的元件参数比较抱负化，而实际中用的元件很难匹配全部的参数。仪器误差。函数发生器大约有 50内阻，示波器本身误差示数误差以及波形的抖动造成的误差。直流稳压电源的输出值并不完全等于理论值。这对放大倍数有所影响。 - 让每个人公平地提升自我四、争论与心得体会这次我们我们参与设计的是一个 RC 二阶有源滤波器，有两个可选方案：其一是利用一个二阶低通和一个二阶高通级联，另一个是直接设计一个带通滤波器。首先还是了解设计原理及要求，试验整体比较简洁。依据性能指标和设计步骤，我们首先通过查看设计表选择电路形式、确定电容值并计算出对应的电阻值； 然后，我们利用仿真软件很顺当地连接好电路图并得到符合性能指标要求的仿真结果；接着依据计算出来的电阻值及试验室的现有资源，电路需要两个甚至多个电阻串联；预备好全部元器件之后我们开头在面包板上搭电路，快速连接好电路之后我们开头接入电源和信号源用示波器测输入输出电压。级联局部的低通电路输出根本满足要求，但是接入高通电路之后并没有得到估量的结果，输出电压没有放大反而缩小了，我们觉得可能是电路连接的问题，所以便逐级去检查电路， 经过屡次检查确定无误后再次测试觉察还是有问题，然后我们猜测可能是芯片的问题，更换芯片之后输出结果有所改善但仍旧不符合设计要求，我们有些无望， 但觉察其它组也消灭了类似的状况。我们了解到这个试验本身会产生较大的误差，再加上试验室里各种仪器设备的限制，所以经过反复检查、排解各种可能的缘由，并比照仿真电路一步一步、急躁地调试，很庆幸我们最终的输出电压值根本符合性能指标要求。这次的试验看似简洁，试验过程和结果却差强人意，然而，我们觉得应当更重整个的试验过程。从个元器件的选择到电路的仿真再到在面包板上搭建电路和最终的波形调试，我们分工合作、相互协调、通过解决遇到的各种问题这一过程在培育急躁、细致的态度的同时也提高了自己的力量。信任在下一次的试验设计中我们肯定可以做得更完善！10附：元器件清单元器件型号数量个31k32k221电阻R210k220k122k568k1电容C62芯片NE55322