二阶有源低通滤波电路的设计与分析

信号调理

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设计一种压控电压源型二阶有源低通滤波电路，并利用Multisim10仿真软件对电路的频率特性、特征参量等进...

二阶有源低通滤波电路的设计与分析二阶有源低通滤波电路的设计与分析

设计一种压控电压源型二阶有源低通滤波电路，并利用Multisim10仿真软件对电路的频率特性、特征参量等进...

设计一种

关键词二阶有源

滤波器是一种使用信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置，在信息处理、数据传送和抑制干扰等自动控制、通信及

其它电子系统中应用广泛。滤波一般可分为有源滤波和无源滤波，有源滤波可以使幅频特性比较陡峭，而无源滤波设计简单易

行，但幅频特性不如有源滤波器，而且体积较大。从滤波器阶数可分为一阶和高阶，阶数越高，幅频特性越陡峭。高阶滤波器

通常可由一阶和二阶滤波器级联而成。采

用集成运放构成的RC有源滤波器具有输入阻抗高，输出阻抗低，可提供一定增益，

1 设计分析

1．1 二阶有源滤波器的典型结构

二阶有源滤波器的典型结构如图1所示。其中，Y1～Y5为导纳，考虑到UP=UN，根据KCL可求得

式(1)是二阶压控电压源滤波器传递函数的一般表达式，式中，Auf=1+Rf／R6。只要适当选择Yi，1≤i≤5，就可以构成低

通、高通、带通等有源滤波器。

1．2 二阶有源低通滤波器特性分析

设Y1=1／R1，Y2=sC1，Y3=O，Y4=1／R2，Y5=sC2，将其代入式(1)中，得到压控电压源型二阶有源低通滤波器的传递

函数为

式(2)为二阶低通滤波器传递函数的典型表达式。其中，ωn为特征角频率，Q称为等效品质因数。

2 二阶有源低通滤波器的设计

2．1 设计要求

设计一个压控电压源型二阶有源低通滤波电路，要求通带截止频率 fo=100 kHz，等效品质因数Q=1，试确定电

路中有关元件的参数值。

2．2 选择运放

设计要求的截止频率较高，因此要求运放的频带较宽，选用通频带较宽的运放，本例选用运放3554AM，带宽为19 MHz，

适合用于波形发生电路、脉冲放大电路等。输出电流，达到100 mA，精度高，满足设计要求。

2．3 电路设计

为设计方便选取R1=R2=R，C1=C2=C，则通带截止频率为可首先选定电容C=1 000 pF，计算得R≈1．59 kΩ，选R=1．6

kΩ。

等效品质因数，则RF=R6。为使集成运放两个输入端对地的电阻平衡，应使R6//RF=2R=3.2kΩ，则R6=RF=6.4 kΩ，选

R6=RF=6．2 kΩ。

2．4 理论计算

根据实际选择的元件参数重新计算滤波电路的特征参量。

式(2)中，令s=jω，得到二阶低通滤波电路的频率特性为

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