有源滤波器的快速设计课件.ppt

1、常用电路（a）压控电压源（VCVS）电路优点：电路性能稳定，增益易调节。运放同相输入，ri很高，rO很低，滤波器相当于一个电压源。（b）无限增益多路反馈（MFB）电路，运放反相输入，输出端通过C1、R2形成两条反馈支路，故名。优点：电路有倒相作用，使用元件较少，但增益调节对其性能参数会有影响，故应用范围比（a）小。7分析表明，（a）图电路传递函数表达式：与表中LPF传递函数的通用表达式比较，可得滤波器性能参数的表达式为设计滤波器时，通常给定的设计指标有截止频率fC或C，带内增益AV以及滤波器的品质因数Q。对二阶低（高）通，取Q=0.707，如图。8v在设计中，如果仅由C、AV以及Q这三个数求出

2、电路中所有R、C元件的值很困难。通常是先设定一个或几个元件的值，再由这三个表达式建立联立方程组，求其它元件值。设定的元件参数越少，方程求解越困难，但电路调整较方便。现在用计算机完成了方程组的求解，并将具有巴特沃斯、切比雪夫响应的n=2、38阶各种类型的有源滤波器的电路及其所用RC元件的值制成设计表，只需查表就能得到滤波器的电路及RC元件的值，称这种查表法为有源滤波器的快速设计方法。9CfKC100图1210371、已知条件与设计步骤（1）已知条件：滤波器的响应特性（巴特沃斯或切比雪夫）、滤波器的电路形式、滤波器的类型、滤波器的性能参数（2）设计步骤：1）根据截止频率fc，从图1中选定一个电容器

3、的标称值，使其满足CfKC100注意：K不能太大，否则会使R值较大，使引入的误差增加，常取1K10。113.6.2中12设计要求：已知条件与设计步骤v1.已知条件：已知滤波器的响应特性、电路形式：VCVS，类型：二阶LPF、性能参数：fC=5KHz，AV=2、Q=0.707。v2.设计步骤：1）根据fC，从图（1）中选定一个电容C的标称值，使其满足CfKC100注意：K不能太大，否则会使R值较大，使引入的误差增加，常取1K10。132）从设计表3.6.2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K得电阻的设计值。3）实验调整并修改电容、电阻值，测量滤波器的设计参数，绘制幅频

4、特性。2.注意事项1）电阻的标称值尽可能接近计算值，可适当选用几个电阻串、并联；尽可能采用金属膜电阻及容差小于10%的电容。影响滤波器性能的主要因素是R/R、C/C及运放的性能。实验前应测量R、C的准确值。2.）在测试过程中，若某项指标偏差大，应根据设计表调整修改相应元件的值。滤波器电路形式的选择，可参考设计表中的应用说明。v设计一二阶压控电压源低通滤波器，要求截止频率fc=2kHz，增益Av=2。设计步骤：确定二阶压控电压源低通滤波器的电路如图。由fc=2kHz查表，取C=0.01F，对应的参数K=5，满足要求。由Av=2查表，得到C1=C=0.01F；当K=1时，R1=1.126k，R2=

5、2.250k，R3=6.752k，R4=6.752k。4、将上述电阻值乘以参数K=5，得到R1=5.63k，取标称值5.6k+30R2=11.25k，取标称值11k+240R3=33.76k，取标称值33k+750R4=33.76k，取标称值33k+750CfKC10015实验调整、测量滤波器的性能参数及幅频特性。v首先输入信号Vi=100mV，观测滤波器的截止频率fC及Av，测得fC=2KHz，Av=2.08，AvC=1.66，幅频特性如图，滤波器的衰减速率为-32.4dB/10倍频，基本满足设计指标要求。由于R/R、C/C对c的影响较大，所以实验参数与设计表中的关系式之间存在较大误差。设计

6、任务：设计任务：v设计设计1：设计一二阶压控电压源低通滤波器，要求截止频率fc=2kHz，增益Av=2。v设计设计2：设计一二阶无限增益多路反馈高通滤波器，要求截止频率fc=10kHz，增益Av=2。v设计设计3：设计一二阶压控电压源带通滤波器，要求(中心频率fc=3kHZ)v截止频率fL=1kHz，fH=5kHz，增益Av=4。思考题：思考题：v1、在低通滤波器的调试过程中，为什么要接调零电位器？接入调零电位器后可以改善滤波器的哪些性能？v2、滤波器的快速设计方法与常规设计方法（即先设定几个电阻、电容值，再通过解方程求解其他元件值，然后通过实验调整）相比较，有哪些优点？v3、本实验第二部分给

7、出了按照中心频率快速设计二阶带通滤波器的设计参数，如果按照上限截止频率和下限截止频率考虑，应如何进行快速设计？18报告要求报告要求v1.实验目的v2.已知条件、设计指标及技术要求。v3.工作原理简述，画出所设计电路的原理图，计算出电路中所有元件参数，并取成标称值。v4.拟定调整测试内容、步骤及所需测量仪器，画出测试电路和记录表格v5.整理实验数据，画出实验相关图形（频率特性)，分析实验结果与误差；v6.列出指标和测试结果对照表。v7.回答思考题；v8.体会，改进措施。v9.所需仪器及元器件。19纵坐标的显示范围横坐标的显示范围目前的增益目前的频率fC应该是6dB(AV=2)-3dB处的频率。再见再见