RC有源濾波器實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告

1、RC有源濾波器快速設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告小組成員： 黃文成 習(xí)燦 方丹 指導(dǎo)老師: 湯依婷 湖北經(jīng)濟(jì)學(xué)院電子工程系201303摘要： 由RC元件與運(yùn)算放大器組成的濾波器稱為RC有源濾波器，其功能是讓一定范圍內(nèi)的頻率通過(guò)，抑制或者急劇衰減頻率范圍以外的信號(hào)。因受到運(yùn)算放大器帶寬的限制，這類(lèi)濾波器僅適用于低頻范圍。根據(jù)頻率范圍可分為低通、高通、帶通和帶阻四種濾波器。濾波器的用處非常大，它可以處理信號(hào),慮去無(wú)用的干擾信號(hào)，使信號(hào)滿足自己的需要。如許多音響裝置的頻譜分析器均使用此電路作為帶通濾波器，以選出各個(gè)不同頻段的信號(hào)，在顯示上利用發(fā)光二極管點(diǎn)亮的多少來(lái)指示出信號(hào)幅度的大小。目前，濾波器被廣泛用于通信、廣播

2、、雷達(dá)以及許多儀器設(shè)備中。設(shè)計(jì)性能指示要求 方案（一） 一級(jí)二階低通與一級(jí)二階高通級(jí)聯(lián)。截至頻率 , 增益阻帶衰減速度為-40dB/10倍頻方案（二） 一級(jí)二階帶通濾波器。中心頻率，增益，品質(zhì)因素一、方案設(shè)計(jì)方案（一） 實(shí)現(xiàn)二階帶通濾波器的電路有壓控電壓源（VCVS）電路和無(wú)限增益多路反饋(MFB)電路。如果要求帶寬BW的范圍很寬，可采用一級(jí)二階高通濾波器與一級(jí)二階低通濾波器相級(jí)聯(lián)，但其阻帶的衰減率為-40db/10倍頻程，濾波器的帶寬由兩個(gè)濾波器的截止頻率所決定。所以我們選用一個(gè)截止頻率為300Hz，增益為2的二階低通濾波器和一個(gè)截止頻率為3KHz，增益為5的二階高通濾波器。方案（二） 二階

3、帶通濾波器 的性能參數(shù)有中心角頻率或，對(duì)應(yīng)的增益為，帶寬，品質(zhì)因素，值越高，濾波器選擇性越好，衰減速度越高，但值也不能太高，否則會(huì)使電路難以調(diào)整，故取。二、電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟：1. 根據(jù)截至頻率選定一個(gè)電容C的標(biāo)稱值（單位），使其滿足 （）2. 設(shè)計(jì)表中查出與對(duì)應(yīng)的電容值及時(shí)的電阻值，再將這些電阻值乘以參數(shù)K，得到電阻的設(shè)計(jì)值。3. 實(shí)際調(diào)整并修改電容、電阻值，測(cè)量濾波器的性能參數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)要求。三、調(diào)試與測(cè)試結(jié)果1.低通濾波電路仿真圖 2.高通濾波電路仿真圖3.低通、高通濾波級(jí)聯(lián)仿真電路圖4.帶通濾波仿真電路圖調(diào)試結(jié)果1. 低通和高通級(jí)聯(lián)電路輸出波形圖2.帶通電路輸出波形圖誤差分析元器件誤差

4、，由于計(jì)算得出的元件參數(shù)比較理想化，而實(shí)際中用的元件很難匹配所有的參數(shù)。儀器誤差。函數(shù)發(fā)生器大約有50內(nèi)阻，示波器本身誤差示數(shù)誤差以及波形的抖動(dòng)造成的誤差。直流穩(wěn)壓電源的輸出值并不完全等于理論值。這對(duì)放大倍數(shù)有所影響。四、討論與心得體會(huì)這次我們我們參與設(shè)計(jì)的是一個(gè)RC二階有源濾波器，有兩個(gè)可選方案：其一是利用一個(gè)二階低通和一個(gè)二階高通級(jí)聯(lián)，另一個(gè)是直接設(shè)計(jì)一個(gè)帶通濾波器。首先還是了解設(shè)計(jì)原理及要求，實(shí)驗(yàn)整體比較簡(jiǎn)單。按照性能指標(biāo)和設(shè)計(jì)步驟，我們首先通過(guò)查看設(shè)計(jì)表選擇電路形式、確定電容值并計(jì)算出對(duì)應(yīng)的電阻值；然后，我們利用仿真軟件很順利地連接好電路圖并得到符合性能指標(biāo)要求的仿真結(jié)果；接著根據(jù)計(jì)算

5、出來(lái)的電阻值及實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有資源，電路需要兩個(gè)甚至多個(gè)電阻串聯(lián)；準(zhǔn)備好所有元器件之后我們開(kāi)始在面包板上搭電路，快速連接好電路之后我們開(kāi)始接入電源和信號(hào)源用示波器測(cè)輸入輸出電壓。級(jí)聯(lián)部分的低通電路輸出基本滿足要求，但是接入高通電路之后并沒(méi)有得到預(yù)計(jì)的結(jié)果，輸出電壓沒(méi)有放大反而縮小了，我們覺(jué)得可能是電路連接的問(wèn)題，所以便逐級(jí)去檢查電路，經(jīng)過(guò)多次檢查確定無(wú)誤后再次測(cè)試發(fā)現(xiàn)還是有問(wèn)題，然后我們猜測(cè)可能是芯片的問(wèn)題，更換芯片之后輸出結(jié)果有所改善但仍然不符合設(shè)計(jì)要求，我們有些失望，但發(fā)現(xiàn)其它組也出現(xiàn)了類(lèi)似的情況。我們了解到這個(gè)實(shí)驗(yàn)本身會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，再加上實(shí)驗(yàn)室里各種儀器設(shè)備的限制，所以經(jīng)過(guò)反復(fù)檢查、排除各種可能的原因，并對(duì)照仿真電路一步一步、耐心地調(diào)試，很慶幸我們最終的輸出電壓值基本符合性能指標(biāo)要求。 這次的實(shí)驗(yàn)看似簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果卻差強(qiáng)人意，然而，我們覺(jué)得應(yīng)該更重整個(gè)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。從個(gè)元器件的選擇到電路的仿真再到在面包板上搭建電路和最后的波形調(diào)試，我們分工合作、相互協(xié)調(diào)、通過(guò)解決遇到的各種問(wèn)題這一過(guò)程在培養(yǎng)耐心、細(xì)致的態(tài)度的同時(shí)也提高了自己的能力。相信在下一次的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中我們一定可以做得更