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1、滤波器设计步骤：1、确定滤波器阶数 n；2、电路实现形式选择，传递函数的确定；3、电路中元器件的选择，包括运算放大器的选择、阻容值设置等，最后形成电路原理图4、仿真结果（幅频特性图）及优化设计；5、调试注意事项，确定影响滤波器参数实现的关键元件。每一种电路按照以上步骤完成设计，本周内完成！1、有源低通滤波器 fc=50kHzc 一、最低阶数的选取主要功能参数为：1）带内不平坦度a=0.5dB2）阻带衰减a240dB，这里取45dB3）增益 G=104） 通带范围 50kHz 使用滤波器设计软件，计算得出：若选取巴特沃斯滤波器，最低阶数为 n=9；若选取切比雪夫滤波器，得到同样满足要求的切比雪夫
2、滤波器的最低阶 数为n=6。由于高阶滤波器电路复杂，造价较高，所以在同样满足技术指标 的情况下，选取滤波器的最低阶数，即 n=6。二、电路实现形式选择及传递函数的确定 实现切比雪夫低通滤波器的电路有许多种，这里选择无限增益多端反馈 电路（MFB）,见图1。MFB滤波器是一种常用的反相增益滤波器，它具有 稳定好和输出阻抗低等优点。图 1 二阶 MFB 低通滤波电路4图 2 滤波器的级联如图2所示，电路由三个二阶MFB低通滤波电路串联实现，在图1所示 电路中，当f=0时，q和C2均开路，所以M点的电压为URM = 2-U R11M 点的电流方程I =1 +1 +11 2 3 C其中U - U U
3、- U1M = M2R2UU+ M3（式 1）sC21唱UR M3（式 2）解式1和式2组成的联立方程,得到每个二阶MFB低通滤波器的传递函数为R21 + sCRR 一 + 一 + 一 + s2CCRR1 2 31 R R R 丿123最后得出六阶切比雪夫低通滤波器的传递函数为RU72 =11 223U2-亍4 =U（1 1 111Xz4（1 1 1 1X11 + sC R R+ 一 + + s2C C R R 1 + sC R R+ + 一+ s2C C R R1231 R R R12 2 33 5 61 R R R3 45 6R456123R1 + sCRR 一 + 一 + 一 + S2C
4、 C R R，R78R9丿三、计算得出每节电路的阻值容值，如图 2 所示。电路中元器件的选择使用滤波器设计软件图 2 六阶切比雪夫低通滤波器 器件的选择： 选择运放时,应适应满足特定增益的要求和频率范围的运放。并且,为 了达到最佳运用,还要考虑运放的上升速率。电阻在激光调阻时精度为 1%以下。电容使用公差为为 2%以下的电容。四、仿真结果及优化设计 增益 G=10 倍，换算成分贝值为 20log10=20dB 输入信号为 1.0V 的正弦波，电路的仿真结果如图 3图 3 幅频特性图调节电阻值后（如图 4），得到优化后的仿真结果（如图 5），把电压值 转换成分贝值（如图 6），由图 6 可以看出
5、带内不平坦度a V0.5dB1阻带衰减（2f） a 40dB2增益 G=10 倍，即 20dB通带范围50kHz图4图 5 优化后的幅频特性图图 6 幅频特性图五、调试注意事项2、有源低通滤波器fc=100kHz 一、最低阶数的选取主要功能参数为：5）带内不平坦度a=0.5dB6）阻带衰减a240dB，这里取45dB7）增益G=10倍8）通带范围 100kHz 使用滤波器设计软件，计算得出：若选取巴特沃斯滤波器，最低阶数为n=9；若选取切比雪夫滤波器，得到同样满足要求的切比雪夫滤波器的最低阶 数为n=6。由于高阶滤波器电路复杂，造价较高，所以在同样满足技术指标 的情况下，选取滤波器的最低阶数，
6、即 n=6。二、电路实现形式选择及传递函数的确定实现切比雪夫低通滤波器的电路有许多种，这里选择无限增益多端反馈 电路（MFB）,见图1。MFB滤波器是一种常用的反相增益滤波器，它具有 稳定好和输出阻抗低等优点。图 1 二阶 MFB 低通滤波电路图 2 滤波器的级联如图2所示，电路由三个二阶MFB低通滤波电路串联实现，在图1所示 电路中，当f=0时，q和C2均开路，所以M点的电压为RUUM R 11其中U - U U - U1M = M2R2UU+ M3（式 1）sC21唱UR M3（式 2）解式1和式2组成的联立方程,得到每个二阶MFB低通滤波器的传递函数为U72 =1R2n1 + sCRR
7、一 + 一 + 一 + s2CCRR1 2 31 R R R 丿123最后得出六阶切比雪夫低通滤波器的传递函数为U2-亍4 =U（1 1 111Xz4（1 1 1 1X11 + sC R R+ 一 + + s2C C R R 1 + sC R R+ + 一+ s2C C R R1231 R R R12 2 33 5 61 R R R3 4 5 6123456R1 + sCRR 一 + 一 + 一 + S2C C R RR丿9 7三、R78电路中元器件的选择使用滤波器设计软件计算得出每节电路的阻容值，如图 2 所示。图 2 六阶切比雪夫低通滤波器44.47k叫讥亠30.37k器件的选择选择运放时
8、了达到最佳运用应适应满足特定增益的要求和频率范围的运放。并且，为 还要考虑运放的上升速率。电阻在激光调阻时精度为 1%以下。电容使用公差为为 2%以下的电容。四、仿真结果及优化设计增益 G=10 倍，换算成分贝值为 20log10=20dB 输入信号为 1.0V 的正弦波，电路的仿真结果如图 3图 3 幅频特性图调节电阻值后（如图 4），得到优化后的仿真结果（如图 5），把电压值 转换成分贝值（如图 6），由图 6 可以看出带内不平坦度a V0.5dB1阻带衰减（2f） a 40dB2增益 G=10 倍，即 20dB通带范围100kHz图4图 5 优化后的幅频特性图图 6 幅频特性图五、调试注意事项
