有源低通滤波器的设计和仿真分析

1、单位工程质量验收记录单位工程名称京包改左路基工程开工日期年 月 日竣工日期年 月 日施工单位中铁六局呼和铁建张集线项目部第一作业队项目负责人项目技术负责人项目质量负责人序号项 目验 收 记 录验收结论1分部工程共 5分部经查，符号标准规定及设计要求 5 分部2质量控制资料核查共 11 分部经查， 符合要求 11 项 不符合规范要求 0 项3安全和主要使用功能核查及抽查结果共核查、抽查 2 项符合要求 2 项不符合要求 0 项4观感质量验收共检查 4 项评定为合格的 4 项评定为差的 项5综合验收结论验 收 单 位施工单位监理单位勘察设计单位建设单位（公章）单位负责人年 月 日（公章）总监理工程

2、师年 月 日（公章）项目负责人年 月 日（公章）项目负责人年 月 日单位工程质量控制资料核查记录单位工程名称京包改左路基工程施 工 单 位中铁六局呼和铁建张集线项目部第一作业队序号资 料 名 称份数核查意见核查人1图纸会审、设计变更、恰商记录12原材料出厂合格证及进场检（试）验报告33成品及半成品出厂合格证或试验报告34施工控制测量、放线记录25施工记录16隐蔽工程验收记录567路基检测、试验报告568沉降观测资料19工程质量事故及事故调查处理资料/10施工现场质量管理检查记录111分项、分部工程质量验收记录112新材料、新工艺施工记录1131415结论：施工单位负责人 总监理工程师 年 月

3、日 年 月 日注：核查人为验收组的监理单位人员。单位工程安全和功能检查资料核查及主要功能抽查记录单位工程京包改左路基工程施工单位中铁六局呼和铁建张集线项目部第一作业队序号检查、抽查项目份数检查、抽查意见核查、抽查人1复合地基承载力试验记录/2沉降观测记录13路基竣工高程、中线、宽度实测记录14预应力锚索测力记录/5挡墙墙身无损检测记录/6789101112结论：施工单位项目负责人 总监理工程师 建设单位项目负责人年 月 日 年 月 日 年 月 日注：1、核查、抽查项目由验收组协商确定；2、核查、抽查人为验收组的监理单位人员。路基单位工程观感质量检查记录单位工程名称京包改左路基工程施 工 单 位

4、中铁六局呼和铁建张集线项目部第一作业队序号项 目 名 称质 量 状 况质 量 评 定合 格差1路基面合 格2路堤边坡合 格3路堑边坡合 格4挡土墙砌筑（安装）/5浆砌（干砌）护坡/6植物防护/7排水沟槽合 格89101112131415检查结论：施工单位项目负责人 总监理工程师 建设单位项目负责人年 月 日 年 月 日 年 月 日注：观感质量评定为“差”的项目应返修。基 床分部工程质量验收记录单位工程名称京包改左路基工程施工单位中铁六局呼和铁建张集线项目部第一作业队项目负责人项目技术负责人项目质量负责人序号分项工程名称检验批数施工单位检查评定结果监理单位验收结论1基床表层5合 格2路基面7合

5、格345678910质量控制资料安全和功能检验（检测）报告验 收 单 位施工单位项目负责人 年 月 日勘察设计单位项目负责人 年 月 日监理单位监理工程师 年 月 日注：1 勘察设计单位参加线路基桩分部工程的检收；2 质量控制资料核查、安全和功能抽查项目应按表3.4.5-2和表3.4.5-3确定。 路 堑 分部工程质量验收记录单位工程名称京包改左路基工程施工单位中铁六局呼和铁建张集线项目部第一作业队项目负责人项目技术负责人项目质量负责人序号分项工程名称检验批数施工单位检查评定结果监理单位验收结论1路堑开挖7合 格2345678910质量控制资料安全和功能检验（检测）报告验 收 单 位施工单位项

6、目负责人 年 月 日勘察设计单位项目负责人 年 月 日监理单位监理工程师 年 月 日注：1 勘察设计单位参加线路基桩分部工程的检收；2 质量控制资料核查、安全和功能抽查项目应按表3.4.5-2和表3.4.5-3确定。 路基排水 分部工程质量验收记录单位工程名称京包改左路基工程施工单位中铁六局呼和铁建张集线项目部第一作业队项目负责人项目技术负责人项目质量负责人序号分项工程名称检验批数施工单位检查评定结果监理单位验收结论1地表排水沟2合 格2345678910质量控制资料安全和功能检验（检测）报告验 收 单 位施工单位电路原理及设计方案年 月滤波器是一种能使有用信号通过，滤除信号中的无用频率，即抑

7、制无用信号的电子装置。勘察设计单位低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。理想滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移，而在阻带内其幅值应为零。但实际滤波器不能达到理想要求。为了寻找最佳的近似理想特性，本文主要着眼于幅频响应，而不考虑相频响应。一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。滤波器的阶数越高，幅频特性衰减的速率越快，但项目负责人 年 月 日监理单位监理工程师 年 月 日注：1 勘察设计单位参加线路基桩分部工程的检收；2 质量控制资料核查、安全和功能抽查项目应按表3.4.5-2和表3.4.5-3确定。 基床表层 分项工程质量验收记录，两级 RC

8、电路的移相到 - 180 º ，电路的输出电压与输入电压的相位相反，故此时通过电容 C 引到集成运放同相端的反馈是负反馈，反馈信号将起着削弱输入信号的作用，使电压放大倍数减小，所以该反馈将使二阶有源低通滤波器的幅频特性高频端迅速衰减，只允许低频端信号通过。 巴特沃斯低通滤波器的幅频特性为： ， n=1监理工程师 年，. . . 分项工程质量验收记录 单位工程名称京包改左路基工程分部工程名称基床由(n-1/2节二阶滤波器和一节一阶滤波器级联而成，因此一阶滤波器和二阶滤波器是高阶滤波器的基础。1.2 有源滤波器的设计有源滤波器的设计，就是根据所给定的指标要求，确定滤波器的阶数序号检验批单

9、位施工单位检查评定结果监理单位验收结论1K488+840K489+950（2）选择具体的电路形式。（3）根据电路的传递函数和归一化滤波器传递函数的分母多项式，建立起系数的方程组。（4）解方程组求出电路中元件的具体数值。（5）安装电路并进行调试，使电路的性能满足指标要求。n=2。有源2阶低通滤波器电路如图图1.1 有源低通滤波器电路图在集成运放输出到集成运放同相输入之间引入一个负反馈，在不同的频段，反馈的极性不相同，当信号频率ffc时（fc RC 电路的相移趋于-901 ） 其中Auo为通带内的电压放大倍数，C为截止角频率，Q为品质因子。从（； （2； （ 2 3 ）1.3 设计方案单位工程名称

10、京包改左路基工程分部工程名称基床（检验批数6施工单位中铁六局呼和铁建张集线项目部第一作业队项目负责人1）式中可知，当=0时，（1）式有最大值1；=C时，（1）式等于7.707，即Au衰减了3dB； 9说明：施工单位检查评定结果分项工程技术负责人 年 月 1.5372.051结论论R3开路6.7523.148年 月 日6.752路堑开挖 分项工程质量验收记录取R1为5.4k，R3=0，R4；算出fc=3001.6Hz，符合要求。代入设计值得到的简化电路图1.2图1.2如果一个运放如不能调零，大致有如下原因：（1）组件正常，接线有错误。（2监理工程师 组件正常，但由于它所允许的共模输入电压太低，可

11、能出现自锁现象，因而不能调零。为此可将电源断开后，再重新接通，如能恢复正常，则属于这种情况。（4）组件正常，但电路有自激现象，应进行消振。（5）组件内部损坏，应更换好的集成块。1.4 注意事项（1）电阻的标称值应尽可能接近设计值，这可以适当选用几个电阻串并联；尽可能采用金属膜电阻电容及容差小于10%的电容，影响滤波器性能的主要因素是 及运放的功能。（2）在测试过程中，若某项指标偏差较大，则根据设计表调整修正1.5 测试结果和幅频图分析测试结果显示fc=2.1khz，不符合截止频率为3khz的要求。经过多次分析，认为理论的设计的方法和实际的不符。并由检验批单位/khz，Vo/V路基排水 （3）制

12、作板子过程中，为了节省材料，节约资源，尽量用最少的东西完成最佳的功能。所以板子元器件布局紧密。而提高抗干扰能力，布线时尽量短，少。焊盘过孔设计合理。单位工程名称京包改左路基工程分部工程名称路堑检验批数6取Av=1，根据公式（23），选择R3，R40；为了得到相对应的电阻值，需要算出K值，用K值乘以相应的R得到R；而K=100/(fc*C （24）注释：C以uf作为单位，fc以hz为单位。K值不能太大，否则会使电阻的取值较大，从而使引入的误差增加，通常选择1 K10.本次课程设计我们取K=1，由公式（24）及表1中Av=1得fc=3000hz，C33.33nF，C111nF。取标准值为C=33n

13、F，C1=11nF；R1=1.422*1=1.422810：由C=33.33nF，施工单位检查评定结果RWcfc和RWcfc；可以判定原来的电路的电阻值过大。介于个人经验不足，调试了好久，但是还是没有满足要求。后来用两个滑动变阻器替换两个电阻，逐步调试，结果当R2=1k，R1=2.7k时满足要求。即R2=1k，R1=2.7k，C=33nf，C1=10nf，做出上述的改变之后各项设计要求基本达标。电路测试得到的输出电压和频率Vofc关系表1：表1 0.10.40.60.810.1.21.41.61.82.02.22.4Vo110.986监理工程师 0.946月 日0.9080.8900.8640

14、.8440.8140.79fc2.62.83.03.23.43.63.84.04.24.44.64.8Vo0.7580.7300.7080.6720.6420.6180.5860.5580.5360.5100.4920.476fc55.45.86.26.677.58.0Vo0.4440.4080.3760.3400.3120.30.2580.236它的频率特性曲线为图4.1：图4.1 频率特性曲线图通过上图可知，在输入频率为3khz之前，输出的电压值大于0.708V，即在低频段时Q值大于0.707，衰减速率符合设计要求。在输入频率为3khz时，衰减因子Q为0.707左右。3 仿真实例我们以带通

15、滤波器设计为例进行说明，并利用Pspice进行仿真。一阶滤波器电路最简单，但带外传输系数衰减慢，一般在带外衰减特性要求不高的场合下选用。带通滤波器的性能指标为高频10kHz，低频4kHz，可见其频带较宽，当要求带通滤波器的通带较宽时，可用低通滤波器和高通滤波器混合而成，这比单纯用带同滤波器要好。无限增益多路负反馈型滤波器的特性对参数变化比较敏感，不如压控压源型二阶滤波器。本文采用一个二阶低通和一个二阶高通滤波器级联实现带通滤波器设计。图3带通滤波器设计电路图（1）图3中低通滤波器的归一化传递函数为通过查文献知，其巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式为，对比传递函数分母可得。（2）低通滤波器的

16、截至角频率 （9） （10）（3）取将其代入式（10）可求得，。（4）所以，又知可求得（5）同理可确定高通滤波器各个参数的值，最终各参数值如图3所示。4 Pspice仿真及结果（1）进入OrCAD/Pspice10.5仿真环境，从元件库中调用各参数所用元器件，并设定各参数值，其最终电路如图3所示。（2）为方便进行说明我们图3所示电路进行频域扫描，我们选取1v的VAC作为激励源，扫描方式为10倍频对数（LogarithmiDecade），起始频率为100Hz，终止频率为100kHz，扫描结果如图4所示（3）从图中曲线可以看出，扫描值（4.1764kHz，10.0000kHz）与计算值（4kHz，

17、10K）基本吻合。图4 AC Sweep扫描结果课设总结利用公式法设计有源二阶低通滤波器，要求解多元高阶方程组；若采用查表法求解电路参数，就简单得多。因此应尽量采用查表法求解电路参数，以减少电路运算复杂程度。虽然可能误差很大，但是能够带来很大的方便。初学设计时尽量能快速找到解决问题，培养解决问题的能力，积累设计经验。通过此次的课设，我学到了很多知识，跨越了传统方式下的教与学的体制束缚，在论文的写作过程中，通过查资料和搜集有关的文献，培养了自学能力和动手能力。并且由原先的被动的接受知识转换为主动的寻求知识，这可以说是学习方法上的一个很大的突破。在以往的传统的学习模式下，我们可能会记住很多的书本知

18、识，但是通过课程设计，学会了如何将学到的知识转化为自己的东西，学会了怎么更好的处理知识和实践相结合的问题。在论文的写作过程中也学到了做任何事情所要有的态度和心态，首先我明白了做学问要一丝不苟，对于出现的任何问题和偏差都不要轻视，要通过正确的途径去解决，在做事情的过程中要有耐心和毅力，不要一遇到困难就打退堂鼓，只要坚持下去就可以找到思路去解决问题的。在工作中要学会与人合作的态度，认真听取别人的意见，这样做起事情来就可以事倍功半。在设计电路过程中，理论知识很重要，理论知识决定了设计的方法，设计电路的成败。所以需要查找很多资料，需要足够的耐心、细心去研究问题，解决问题。同时还必须有实事求是地分析问题的态度，知道理论与实际是有一些差别的。认清问题是前提，分析问题才是关键，只有认真地去分析问题才能更好的解决问题，分析问题时必须具备细心，耐心，恒心和毅力，同时还必须做到科学地具体地实事求是地分析问题。在调试电路时，考虑器件的电气性，尽量减少器件间的干扰。调试的过程中要有平和的心态，遇见问题是非常正常的，要做的就是多做比较