二阶低通滤波器参数，一文看懂二阶lc低通滤波器的设计及原理

很多朋友对二阶低通滤波器参数，一文看懂二阶lc低通滤波器的设计及原理不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

LC滤波器原理LC滤波器又称无源滤波器，是一种传统的谐波补偿装置。 LC滤波器之所以被称为无源滤波器，顾名思义，是因为该器件不需要额外的电源。 LC滤波器一般由滤波电容、电抗器和电阻组成，与谐波源并联。除了滤波之外，还考虑到无功补偿的需要； LC滤波器按功能分为LC低通滤波器。滤波器、LC带通滤波器、高通滤波器、LC全通滤波器、LC带阻滤波器；按调谐方式分为单调谐滤波器、双调谐滤波器和三调谐滤波器。 LC滤波器设计过程主要考虑其谐振频率、电容器耐压、电抗器耐流能力。

在电子电路中，电感线圈作用于交流有限电流。由电感公式XL=2fL可知，电感L越大，频率f越高，感抗越大。因此，电感线圈具有通过低频、阻挡高频的功能。这就是电感的滤波原理。下面是LC滤波器电路的例子。电感在电路中最常见的作用是与电容一起构成LC滤波电路。我们已经知道，电容具有“阻直流、通交流”的能力，而电感则具有“通直流、阻交流、通低频、阻高频”的功能。如果将含有较多干扰信号的直流电通过LC滤波电路（如图所示），则可以防止大部分交流干扰信号被电感吸收而转化为磁感应能和热能，而大部分交流干扰信号将被阻止。其余的将被电容器分流到地。可以抑制干扰信号的影响，在输出端可以获得比较纯净的直流电流。

电路板电源部分的电感一般是在涂有各种颜色的圆形磁芯上用线径很粗的漆包线围成的。而附近一般都有几个高大的滤波铝电解电容，这两个组成的就是上面提到的LC滤波电路。另外，电路板上还使用了大量的“蛇线+贴片钽电容”组成LC电路，因为蛇线在电路板上来回弯曲，也可以看作是一个小电感。

滤波电路的原理实际上是综合了L和C元件的基本特性。因为电容器的容抗xc=2nfc和1会随着信号频率的增加而减小，而电感器的电感xl=2f会随着信号频率的增加而增加。如果电容和电感以串联、并联或混合的方式连接，它们组合的阻抗也会随着信号频率的变化而发生很大的变化。这说明不同的滤波电路会对某一频率信号呈现出或小或大的电抗，从而使该频率信号能够通过或阻挡。它通过，从而起到选择某一频率信号并滤除某一频率信号的作用。

以图9-3(a)所示的滤波电路为例，当信号从左向右传输时，L对低频信号的阻力较小，对高频信号的阻力较大； C对低频信号的衰减很小，对高频信号的阻力也很小。频率信号衰减大。因此，该滤波电路易于让低频信号通过，称为低通滤波电路。其特性可用幅频（UF特性f}}I图中的线来表示。对于图9-3（b）所示的滤波电路，很容易让高频信号通过，所以称为高通滤波电路，对于图9-3(b)所示的滤波电路，很容易让高频信号通过，图9-3(c)所示的滤波电路利用了Cl和L1的特性串联到阻抗小的谐振信号，C2和L7并联到阻抗大的谐振信号，这样谐振信号f很容易通过，同时阻止其他频率信号通过，所以称为带通滤波器电路，该电路的这一特点可以用图中的幅频（U-F特性曲线）来概括，对于图9-3（d）所示的滤波器电路，它利用Cl和Ll来并联谐振信号阻抗大，C、L，串联谐振信号阻抗小的特点，很容易让谐振频率以外的信号通过，抑制谐振信号F通过，所以称为带阻滤波器电路。该电路的特性如图所示。以幅频（U-F曲线）来概括。

二阶LC椭圆低通滤波器电路设计二阶低通滤波器：一、系统设计方案选择：1、总体方案设计

方案框图

：2、子架的作用图解

RC网络的作用

电路中，RC网络起到滤波器的作用，滤除不需要的信号，对波形的选择起着至关重要的作用，通常主要由电阻和电容组成。

放大器的作用

电路中采用同相输入运算放大器，其闭环增益RVF=1+R4/R3同相放大器具有很高的输入阻抗和很低的输出阻抗的特点，广泛应用于前置放大器级。

反馈网络的作用

将部分或全部输出信号通过畜牧电路的输入端称为反馈，其中该电路称为反馈网络，反馈网络分为正反馈和负反馈。

：3、节目选择

1）滤波器的选择

一阶滤波器电路最简单，但带外传输系数衰减较慢，一般用于对带外衰减要求不高的场合。无限增益多环反馈滤波器的特性对参数变化比较敏感，在这一点上不如压控电压源型二阶滤波器。

2）系列选择

滤波器的级数主要根据带外衰减的特殊性要求来确定。每个低通或高通电路可以获得-6dB每倍频程（-20dB每十倍频程）衰减，每第二个低通或高通电路可以获得-12dB每倍频程（-40dB每十倍频程频带）衰减。

3）元件选择

一般设计滤波器时，都会给出截止频率fc（c）、带内增益Av、品质因数Q（二阶低通或高通一般为0.707）。在设计中，经常会出现需要确定其取值的元件数量多于限制元件取值的参数数量，所以很多元件都可以满足给定的要求，这就需要设计者选择一些组件值由自己决定。一般从电容器的选型开始，由于电容标称值档次较少，电容器匹配较困难，而电阻则容易匹配，可根据工作频率范围按表1.1.3选择电容值。

：二、系统组成及工作原理：1、有源二阶压控滤波器

基本电路如图1所示

图1 二阶有源低通滤波器基本电路

它由两个RC滤波电路和一个同相比例放大电路组成。在集成运算放大器的输出和集成运算放大器的非反相输入之间引入负反馈。在不同的频段，反馈的极性是不同的。当信号频率f>>f0时（f0为截止频率），电路各RC电路的相移趋于-90，两级RC电路的相移达到-180，电路的输出电压与输入电压的相位相反，因此此时通过电容c引入到集成运放同相端的反馈为负反馈，反馈信号会削弱输入信号并降低电压放大倍数，因此反馈会使二阶有源低通滤波器高频端的幅频特性迅速衰减，只允许低频信号通过。其特点是输入阻抗高、输出阻抗低。

这

：2、无限增益多反馈有源滤波器

基本形式图

在二阶压控电压源低通滤波器电路中，由于输入信号加在集成运放的同相输入端，当电路参数不合适时，电容C1会产生自激振荡。合适的。为了避免这种情况，Aup的值应小于3。可以考虑将输入信号加到集成运放的反相输入端，采用与二阶压控电压源相同的方法低通滤波器电路，并引入多个反馈，形成具有反相输入的二阶低通滤波器电路，不仅可以提高滤波器电路的性能，而且可以改善f=f0附近的频率特性范围。由于所示电路中的运算放大器可视为理想运算放大器，其增益可视为无穷大，因此该电路称为无限增益多路反馈低通滤波器电路。

：三、单元电路设计、参数计算、器件选型：1、二阶压控低通滤波器设计及参数计算

因此，根据上述推导公式，可以得到：电路设计应该是这样的，根据市场上现有的器件，可以取R4+R3+10k，然后可以计算出中心频率，得到公开测试可取C1=C2=0.1uF，可得电阻R1=596.58k，R4=1.06255k。可用2k电位器代替，基本满足设计要求。

仿真电路图如下：

：2、无限增益多路反馈有源滤波器的设计与参数计算

根据上述推导公式可知，电路设计时应采用C1=C2。根据市场上现有的器件，可取C1=C3=0.1uF，然后通过中心频率计算公式、电压增益公式和品质因数公式计算出参数，根据以上三个公式，取fO=2KHz， Q=0.707，Aup=2。设R1=R2得：R1=R2=0.22519K，3R=0.45038K，R1、R2调节采用2K电位器，

使其等于0.22519K即可基本满足设计要求。其仿真电路图如下

：四、电路组装与调试：1、压控电压源二阶低通滤波器电路

当输入信号频率小于截止频率2000Hz时，电路的增益为2，即其波形的峰峰值为2倍

：2、无限增益多路负反馈二阶低通滤波器

其仿真电路图如下：

当输入频率为1000HZ、2000HZ、30000JHZ交流电源时，输出信号波形如下：

输出与输入的倍数关系为2倍，1.4倍后截止，趋于0。已经达到滤波器的滤波效果，截止频率为2000HZ。当小于2000HZ时，输出波放大2倍。

以上知识分享希望能够帮助到大家！