RC一阶有源滤波电路研究.docx

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RC一阶有源滤波电路研究

RC一阶有源滤波电路

学院：

电子信息工程学院

专业：

自动化（铁道信号）1005

组员：

RC一阶有源滤波电路

一、课题描述

在一些实际的电子系统中，它的输入信号往往因受干扰等原因而含有一些不必要的成分，我们就应当设法将它衰减到足够小的程度；以达到滤除干扰的目的；而在另一些场合，有用信号将与别的信号混在一起，我们就应设法把有用信号选择出来。

而解决这些问题的有效措施就是采用滤波电路。

滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作，是抑制和防止干扰的一项重要措施。

是根据观察某一随机过程的结果，对另一与之有关的随机过程进行估计的概率理论与方法。

分经典滤波和现代滤波两种

经典滤波：

的概念，是根据傅立叶分析和变换提出的一个工程概念。

根据高等数学理论，任何一个满足一定条件的信号，都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。

换句话说，就是工程信号是不同频率的正弦滤波波线性叠加而成的，组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。

现代滤波：

用模拟电子电路对模拟信号进行滤波，其基本原理就是利用电路的频率特性实现对信号中频率成分的选择。

根据频率滤波时，是把信号看成是由不同频率正弦波叠加而成的模拟信号，通过选择不同的频率成分来实现信号滤波。

一阶有源低通滤波电路是现代滤波中的低通滤波器（当允许信号中较低频率的成分通过滤波器时，这种滤波器叫做低通滤波器）

因为Vs1的周期大于Vs2，所以最后输出将Vs2滤去，并将原输入放大，得到V0。

二、原理概述

无源RC滤波电路：

电压跟随器：

同相比例放大系统

◆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，由于电压跟随器的输入阻抗很高，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。

计算过程：

频率趋于0时的放大倍数为通带放大倍数：

表明进入高频段的下降速率为－20dB/十倍频：

为了使过渡带变窄，需采用多阶滤波器，即增加RC环节。

在Au（s）表达式分母中s的方次就是滤波器的阶数。

三、仿真结果

（1）测量V1+V2的波形图：

（2）V0图形

（3）R1与C1位置对调，滤波变为高通放大

（4）R1改为1欧姆，输出峰值变大

（5）C1变为1.59F，输出峰值变小

四、结论和拓展

（1）其幅频、相频特性公式为：

分析可知，当f很小时，A（f）=1，信号不受衰减的通过；当f很大时，A（f）=0，信号完全被阻挡，不能通过。

（2）R1与C1对调位置时

其幅频、相频特性公式为：

分析可知，当f很小时，A（f）=0，信号完全被阻挡，不能通过；当f很大时，A（f）=1信号不受衰减的通过.

◆拓展和发挥：

从所示幅频响应来看，一阶滤波器的效果还不够好，它的衰减率只是20dB/十倍频。

若要求响应曲线以–40或–60dB/十倍频的斜率变化，则需采用二阶、三阶或更高阶次的滤波器，而高于二阶的滤波器可由一阶和二阶有源滤波器构成。

五、参考文献

【1】彭延峰、刘习春、彭志华，用Multisim分析二阶低通滤波器电路【J】《现代电子技术》2008年17期.

【2】牛燕炜,有源低通滤波器的设计与仿真分析【J】

2007,30（12）现代电子技术.