二阶低通滤波器的设计 - 一文看懂二阶lc低通滤波器的设计及原理

　　二、系统组成及工作原理

　　1、有源二阶压控滤波器

　　基础电路如图1所示

　　图1二阶有源低通滤波基础电路

　　它由两节RC滤波电路和同相比例放大电路组成，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f＞＞f0时（f0为截止频率），电路的每级RC电路的相移趋于-90º，两级RC电路的移相到-180º，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。其特点是输入阻抗高，输出阻抗低。

　

　　2、无限增益多路反馈有源滤波器

　　基本形式图

　　在二阶压控电压源低通滤波电路中，由于输入信号加到集成运放的同相输入端，同时电容C1在电路参数不合适时会产生自激震荡。为了避免这一点，Aup取值应小于3.可以考虑将输入信号加到集成运放的反相输入端，采取和二阶压控电压源低通滤波电路相同的方式，引入多路反馈，构成反相输入的二阶低通滤波电路，这样既能提高滤波电路的性能，也能提高在f=f0附近的频率特性幅度。由于所示电路中的运放可看成理想运放，即可认为其增益无穷大，所以该电路叫做无限增益多路反馈低通滤波电路。

　　三、单元电路设计、参数计算、器件选择

　　1、二阶压控低通滤波器设计及参数计算

　　所以根据上述推导公式可得：电路设计时应该使得，根据市场能买到的器件，则可以取R4+R3+10k，然后由中心频率计算公试可以取C1=C2=0.1uF，可以得出电阻R1=596.58k，R4=1.06255k.可以用2k的电位器代替，基本达到设计要求了。

　　仿真电路图如下所示：

　　2、无限增益多路反馈有源滤波器的设计及参数计算

　　根据上述推导公式可得：电路设计时应该使得C1=C2，根据市场能买到的器件，则可以取C1=C3=0.1uF，然后由中心频率计算公式，电压增益公式以及品质因素的公式计算参数，依据以上三个公式，取fO=2KHz，Q=0.707，Aup=2.令R1=R2可得：R1=R2=0.22519K，3R=0.45038K，而用R1，R2用2K的电位器调节，

　　使得其等于0.22519K即可基本达到设计要求。其仿真电路图如下

　　四、电路组装及调试

　　1、压控电压源二阶低通滤波电路

　　当输入的信号频率小于截止频率2000hz，其电路的增益为2.即其波形的峰峰值是两倍

　　2、无限增益多路负反馈二阶低通滤波器

　　其仿真电路图如上：

　　当输入的频率是1000HZ，2000HZ，30000JHZ的交流电源是输出信号的波形图分别如下：

　　输出与输入的倍数关系分别是2倍，1.4倍然后是截至了，趋于0.滤波器的滤波效果已经达到，截至频率是2000HZ。小于2000HZ时，输出波放大2倍。