一阶有源rc低通滤波电路

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1、目录前言………………………………………………………………………4正文………………………………………………………………………43.1设计要求……………………………………………………………43.2设计原理……………………………………………………………43.3设计思路……………………………………………………………43.4设计内容……………………………………………………………53.4.1一阶有源滤波路……………………………………………53.4.2二阶有源滤波电路…………………………………………53.4.3二阶低通滤波电路……………………

2、……………………63.4.4滤波器的Matlab设计仿真…………………………………8总结………………………………………………………………………9致谢………………………………………………………………………10参考文献…………………………………………………………………1013前言随着数字化时代的到来,数字信号处理已经成为当今一门极其重要的技术,并且在通信、语音、图像、自动控制等众多领域得到了广泛的应用。而滤波器在实际的信号处理中起到了重要的作用，它是去除信号中噪声的基本手段，因此在数字信号的处理中滤波是一个基本问题。FIR滤波器是数

3、字信号处理系统中最基本的元件，它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性，同时其单位抽样响应是有限的，其在通信、图像处理、模式识别等领域都有着广泛的应用。MATLAB是一种面向科学和工程计算的语言,它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体,功能强大、使用方便。相比传统的数字滤波器的设计过程复杂，计算工作量大，滤波特性调整困难，利用matlab信号处理工具箱（signalprocessingtoolbox）可以快速有效的设计由软件组成的常规数字滤波器的设计方法，可以随时对比设计要求和滤波器特性调整参数，直观简便，

4、极大的减轻了工作量。正文3.1设计要求自已设计电路系统，构成低通滤波器。利用Matlab仿真软件进行仿真。有源滤波器由是有源元件和无源元件(一般是R和C)共同组成的电滤波器。和无源滤波器相比，它的设计和调整过程较简便，此外还能提供增益。因此，本课程设计中选择了二阶有源滤波器作为主要研究对象。1、自行设计电路图，确定前置放大电路，有源滤波电路，功率放大电路的方案，并使用绘图软件（ElectronicsWorrkbench）画出设计电路。2、所设计的滤波器不仅有滤波功能，而且能起放大作用，负载能力要强。3、根据给定要求和电路原理图计

5、算和选取单元电路的元件参数。4、用Matlab对滤波器进行仿真，记录仿真结果。3.2设计原理1、电容器具有通高频阻低频的性能。2、由源滤波器由放大电路部分和滤波电路部分组成。3、仿真软件可以将滤波器的性能直观的表现出来。3.3设计思路滤波器阶数越高滤波效果越好。当然，无论电感电容滤波器还是模拟滤波器，算法都会随着阶数的增加变得复杂。一阶滤波器是最简单的滤波器，也是高阶滤波器的基础。所以在设计过程中先从一阶滤波器着手考虑，将其原理应用到二阶以致多阶。13实现滤波器的电路很多，在考虑二阶滤波器设计的时候，主要以压控电压源式滤波电路作

6、为考虑，其特点是运算放大器为同相接法，滤波器的输入阻抗很高，输出阻抗很低，滤波器相当于一个电压源。其优点是：电路性能稳定，增益容易调节。用ElectronicsWorrkbench绘制电路图。使用Matlab设计仿真时，使用Butterworth函数研究。使用Matlab提供的内建函数freqz，可以求得滤波器系统的频率相应特性。3.4设计内容3.4.1一阶有源滤波电路如果在一阶RC低通电路的输出端，再加上一个电压跟随器，使之与负载很好隔离开来，就构成一个简单的一阶有源RC低通滤波电路，如图1所示，由于电压跟随器的输入阻抗很高，

7、输出阻抗很低，因此，其带负载能力很强。 如果希望电路不仅有滤波功能，而且能起放大作用，则只要将电路中的电压跟随器改为同相比例放大电路即可。下面介绍它的性能。RC低通电路的传递函数为：一阶低通滤波器对于电压跟随器，其通带电压增益Ao等于同相比例放大电路的电压增益AVF，即因此，可导出电路的传递函数为：（1）式中n=1/(RC)，n称为特征角频率。由于传递函数中分母为s的一次幂，故上述滤波电路称为一阶低通有源滤波电路。13对于实际的频率来说，式(1)中的s可用s=jω代入，由此可得(2)（3）图2幅频响应3.4.2二阶有源滤波电路二

8、阶低通滤波电路二阶低通滤波器如图所示，它由两节RC滤波器和同相放大电路组成。其中同相放大电路实际上就是所谓的压控电压源，它的电压增益就是低通滤波的通带电压增益，即可以推导出二阶低通滤波器的传递函数为13上式为二阶低通滤波器传递函数的典型表达式。其中ωn为特征角频