濾波器的快速設計課件

實驗八RC有源濾波器

1.8.1實驗目的

⒈學習運算放大器在信號處理方面的應用⒉掌握RC有源濾波器的快速設計方法1.8.2RC有源濾波器的快速設計方法一、濾波器的傳輸特性根據頻率范圍可分為低通、高通、帶通和帶阻四種濾波器。(a)帶通（b）帶阻圖1濾波器的幅頻特性(a)低通（b）高通

二、有源濾波器設計的一般考慮理想的濾波器應在要求的頻帶內具有均勻而穩(wěn)定的增益，在通帶外則具有無窮大的衰減。實際濾波器不可能達到這種性能，只能采用各種函數來逼近理想濾波器的頻率特性。用運放和RC網絡組成的有源濾波器具有許多獨特的優(yōu)點，本節(jié)就介紹這種濾波器的快速設計方法。⒈關于濾波器類型的選擇常用的類型有：一、二階濾波電路、無限增益多環(huán)反饋型、壓控電壓源型。⒉級數選擇一階濾波器可獲得-6dB每倍頻程（-20dB每十倍頻程）的衰減；二階濾波器可獲得-12dB每倍頻程（-40dB每十倍頻程）的

表1濾波器工作頻率與電容取值的對應關系F（1~10）Hz（10~102）Hz（102~103）Hz（1~10）kHz （10~102）kHz（102~103）kHzC（20~10)μF（10~0.1)μF (1~0.1)μF(104~103)pF(103~102)pF(102~10)p

表4.5.1中所標的頻率，對低通濾波器是上限頻率，對高通濾波器是下限頻率，對帶通濾波器和帶阻濾波器是中心頻率。圖4.5.2二階RC有源低通濾波器(a)壓控電壓源電路（VCVS)(b)無限增益多路反饋電路(MFB)

三、濾波器的快速設計方法快速設計是通過查表的方式來確定濾波器電路的組成及元件參數。在設計濾波器時，通常給定的性能指標有截止頻率fc或截止角頻率ωc，帶內增益AV，以及濾波器的品質因數Q。對于二階低通濾波器，通常取Q=0.707。

⒈已知條件響應特性（巴特沃斯或切比雪夫）、電路形式（VCVS或MFB）、類型（低通、高通、帶通、帶阻）、性能參數（fc、AV、Q或BW)圖4.5.3幅頻特性與Q的關系

例設計一個二階壓控電壓源低通濾波器，要求截止頻率fc=2kHz,增益AV=2。解：⑴電路如圖，運放為741。⑵由fc=2kHz查表取C=0.01μF。⑶查表得AV=2時，C1=C=0.01μF；K=1時，R1=1.126kΩ,R2=2.250kΩ,R3=6.752kΩ,R4=6.752kΩ.⑷將以上電阻值乘以K=5得：R1=5.63kΩ,R2=11.25kΩ,R3=R4=33.76kΩ二、搭接電路驗證所設計電路的功能，用描點法測繪頻率特性曲線，測出截止頻率為fc和帶內增益為AV。

三、撰寫設計報告（含詳細設計過程、實驗結果、器材清單）。

四、現(xiàn)場演示、檢驗，回答問題。

1.8.6實驗報告的要求

提交設計報告。

專業(yè)班截止頻率fC帶內增益AV品質因數Q濾波特性1