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光电子线路设计报告

——二阶有源低通滤波器

班级：

学生姓名：

学号：

指导教师：

2023年9月20日

一、实验目的和规定

实验目的：

1、学习RC有源滤波器的设计方法；

2、由滤波器设计指标计算电路元件参数；

3、设计二阶RC有源滤波器(低通)

4、掌握有源滤波器的测试方法；

5、测量有源滤波器的幅频特性。

实验规定：

1、设计二阶有源低通滤波器电路，计算电路元件参数，

2、上限截止频率为1KHz

3、Av=2。

二、电路原理及设计方案

1、实验器件

电阻：47、56、75、300、330、430、470、510（Ω）

1、15、3、4.7、5.1、7.5、10、11、15、20、

33、43、47、51、68、180、300、470（KΩ）

电容：0.001、0.01、0.1、1、0.0022、0.022、0.22、

0.015、0.033、0.33、0.047、0.47、4.7、10、

22、33、47、100、220（uF）

5100、6800（pF）

UA741集成运放

2、实验原理

滤波器是一种能使有用信号通过，滤除信号中的无用频率，即克制无用信号的电子装置。

有源滤波器事实上是一种具有特定频率响应的放大器。

低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或克制高频信号的部件。抱负滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移，而在阻带内其幅值应为零。但实际滤波器不能达成抱负规定。为了寻找最佳的近似抱负特性，本文重要着眼于幅频响应，而不考虑相频响应。一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。

滤波器的阶数越高，幅频特性衰减的速率越快，但RC网络节数越多，元件参数计算越繁琐，电路的调试越困难。任何高阶滤波器都可由一阶和二阶滤波器级联而成。对于n为偶数的高阶滤波器，可以由n/2节二阶滤波器级联而成；而n为奇数的高阶滤波器可以由(n-1)/2节二阶滤波器和一节一阶滤波器级联而成，因此一阶滤波器和二阶滤波器是高阶滤波器的基础。

我选择的是VCVS低通滤波器。VCVS电路具有输出阻抗低，原件差值范围小和放大能力比较高等优点。此外，这种电路好比较容易调整，比如其增益值可用电位器微调R3和R4而精确地得到。

这个电路以下列关系式实现二阶低通函数

C

B

K=μ=1+

量值μ≥1，即为VCVS运放的增益，同时也是滤波器的增益。

以上可推得：

R

R

R

R

选取C2=10/fc，由于截止频率fc为1KHz,所以C2为0.01ｕF。

根据上面的式子，就可以得出，R1=22.5KΩ，R2=7.5KΩ，R3=R4=61KΩ。

3、电路设计图

四、数据分析

仿真分析：

截止频率fc=993HZ

实验结果分析

f/Hz

Vpp/mV

f/Hz

Vpp/mV

f/Hz

Vpp/mV

f/Hz

Vpp/mV

30

404

50

500

60

520

100

516

150

516

200

516

250

516

400

516

450

508

500

500

550

492

600

484

700

460

750

440

800

424

850

404

900

384

930

372

950

364

970

452

980

384

1000

344

1100

300

1150

284

1200

264

1300

236

1350

220

1400

204

选用30HZ作为零频，截至频率为955HZ。

五、实验总结

运用公式法设计有源二阶低通滤波器，规定解多元高阶方程组；若采用查表法求解电路参数，就简朴得多。因此应尽量采用查表法求解电路参数，以减少电路运算复杂限度。虽然也许误差很大，但是可以带来很大的方便。初学设计时尽量能快速找到解决问题，培养解决问题的能力，积累设计经验。

实验时与仿真时结果产生了较大的误差，也许是由实验室里的元器件问题和各种人为因素导致，毕竟实际操作能达成抱负状态几乎是不也许的。

通过本次的课设，我学到了很多知识，跨越了传统方式下的教与学的体制束缚，在论文的写作过程中，通过查资料和搜集有关的文献，培养了自学能力和动手能力。并且由原先的被动的接受知识转换为积极的寻求知识，这可以说是学习方法上的一个很大的突破。

这次课程设计的可以顺利地完毕，感谢在课设期间每位帮助过我的同学，特别是我们班的同学，他们和我分享了很多以往的经验，让我少走很多弯路。还要感谢所有传授我知识的老师，是他们的悉心教导使我有了一定的专业课知识，这也是课设可以得以完毕的基础。再次感谢传授给我知识以及给我帮助和鼓励的老师，同学和朋友，谢谢。