滤波器的快速设计.ppt

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1、 实验八实验八 RC有源滤波器有源滤波器 实验目的实验目的 学习运算放大器在信号处理方面的应用 掌握RC有源滤波器的快速设计方法 1.8.2 RC有源滤波器的快速设计方法有源滤波器的快速设计方法 一、滤波器的传输特性一、滤波器的传输特性 根据频率范围可分为低通、高通、带通和带阻四种滤波器。(a)带通（b）带阻图1 滤波器的幅频特性(a)低通（b）高通 二、有源滤波器设计的一般考虑二、有源滤波器设计的一般考虑 理想的滤波器应在要求的频带内具有均匀而稳定的增益，在通带外则具有无穷大的衰减。实际滤波器不可能达到这种性能，只能采用各种函数来逼近理想滤波器的频率特性。用运放和RC网络组成的有源滤波器具有

2、许多独特的优点，本节就介绍这种滤波器的快速设计方法。关于滤波器类型的选择 常用的类型有：一、二阶滤波电路、无限增益多环反馈型、压控电压源型。级数选择 一阶滤波器可获得-6dB每倍频程（-20dB每十倍频程）的衰减；二阶滤波器可获得-12dB每倍频程（-40dB每十倍频程）的衰减。多级滤波器串接时传输函数总特性的阶数等于各级阶数之和。若要获得-mdB每倍频程的衰减，则阶数n应满足nm/6。对运放的要求 开环增益在80dB以上，单位增益带宽BWG（23）AFfH，fH是工作频率的上限，AF是滤波通带的传输系数。如果滤波器的输入信号很小，则选低漂移运放；对于超低频RC网络中电阻很大时，应选低漂移高输

3、入阻抗的运放。元器件的选择 一般设计时是给定截止频率fc、带内增益AV以及品质因数Q。对RC网络是先根据频率范围选定电容，再计算电阻。参见表1 。表1 滤波器工作频率与电容取值的对应关系F（110）Hz （10102）Hz （102103）Hz （110）kHz（10102）kHz （102103）kHzC（2010)F（100.1)F (10.1)F (104103)pF (103102)pF (10210)p 表中所标的频率，对低通滤波器是上限频率，对高通滤波器是下限频率，对带通滤波器和带阻滤波器是中心频率。图4.5.2 二阶RC有源低通滤波器(a)压控电压源电路（VCVS)(b)无限增益

4、多路反馈电路(MFB)三、三、滤波器的快速设计方法滤波器的快速设计方法 快速设计是通过查表的方式来确定滤波器电路的组成及元件参数。在设计滤波器时，通常给定的性能指标有截止频率fc或截止角频率c，带内增益AV，以及滤波器的品质因数Q。对于二阶低通滤波器，通常取Q=0.707。已知条件 响应特性（巴特沃斯或切比雪夫）、电路形式（VCVS或MFB）、类型（低通、高通、带通、带阻）、性能参数（fc、AV、Q或BW)图4.5.3 幅频特性与Q的关系 设计步骤 根据截止频率fc从表1中选定电容C的标称值，计算参数 K:通常使 1K10 从设计表中查出与AV对应的电容值及K1时的电阻值。再将这些电阻值乘以参

5、数K、得电阻的设计值。例例 设计一个二阶压控电压源低通滤波器，要求截止频率fc=2kHz,增益AV=2。解：电路如图，运放为741。由fc=2kHz 查表取C=0.01F。查表得AV=2 时，C1=C=0.01F；K=1时，R1=1.126k,R2=2.250k,R3=6.752k,R4=6.752k.将以上电阻值乘以K=5 得：R1=5.63k,R2=11.25k,R3=R4=33.76k1.8.3 预习要求预习要求 1.RC滤波器的种类和特性。2.RC滤波器的电路组成和工作原理。1.8.4 实验仪器和设备实验仪器和设备 模拟电路实验箱一个（自带电源），双踪示波器一台，模拟电路实验箱一个（自

6、带电源），双踪示波器一台，万用表一只。万用表一只。1.8.5 实验内容及步骤实验内容及步骤 一、设计任务一、设计任务 使用运放设计一个截止频率为使用运放设计一个截止频率为fc、带内增、带内增益为益为AV、品质因数为、品质因数为Q的压控电压源型二阶有源滤波器。的压控电压源型二阶有源滤波器。（具体参数值由实验指导教师给定）。（具体参数值由实验指导教师给定）。二、搭接电路验证所设计电路的功能，用描点法测绘二、搭接电路验证所设计电路的功能，用描点法测绘频率特性曲线，测出截止频率为频率特性曲线，测出截止频率为fc和带内增益为和带内增益为AV。三、撰写设计报告（含详细设计过程、实验结果、器三、撰写设计报告（含详细设计过程、实验结果、器材清单）。材清单）。四、现场演示、检验，回答问题。四、现场演示、检验，回答问题。1.8.6 实验报告的要求实验报告的要求 提交设计报告。提交设计报告。专业班截止频率fC带内增益AV品质因数Q滤波特性1班330Hz20.707低通2班3125Hz40.707低通3班280Hz20.707高通各班设计的具体参数要求各班设计的具体参数要求实验箱上可选用元件实验箱上可选用元件数字电路实验七 5分频器的设计的具体要求输入1班的输出要求2班的输出要求2班的输出要求