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阶跃透镜滤波器的逆散射分析与设计

阶跃透镜滤波器的逆散射分析与设计
阶跃透镜滤波器的逆散射分析与设计

绝对经典的低通滤波器设计报告

经典 无源低通滤波器的设计

团队:梦知队 团结奋进,求知创新,追求卓越,放飞梦想 队员: 日期:2010.12.10 目录 第一章一阶无源RC低通滤波电路的构建 (3) 1.1 理论分析 (3) 1.2 电路组成 (4) 1.3 一阶无源RC低通滤波电路性能测试 (5) 1.3.1 正弦信号源仿真与实测 (5) 1.3.2 三角信号源仿真与实测 (10) 1.3.3 方波信号源仿真与实测 (15) 第二章二阶无源LC低通滤波电路的构建 (21) 2.1理论分析 (21) 2.2 电路组成 (22) 2.3 二阶无源LC带通滤波电路性能测试 (23) 2.3.1 正弦信号源仿真与实测 (23) 2.3.2 三角信号源仿真与实测 (28)

2.3.3 方波信号源仿真与实测 (33) 第三章结论与误差分析 (39) 3.1 结论 (39) 3.2 误差分析 (40) 第一章一阶无源RC低通滤波电路的构建1.1理论分析 滤波器是频率选择电路,只允许输入信号中的某些频率成分通过,而阻止其他频率成分到达输出端。也就是所有的频率成分中,只是选中的部分经过滤波器到达输出端。 低通滤波器是允许输入信号中较低频率的分量通过而阻止较高频率的分量。 图1 RC低通滤波器基本原理图 当输入是直流时,输出电压等于输入电压,因为Xc无限大。当输入

频率增加时,Xc减小,也导致Vout逐渐减小,直到Xc=R。此时的频率为滤波器的特征频率fc。 解出,得: 在任何频率下,应用分压公式可得输出电压大小为: 因为在=时,Xc=R,特征频率下的输出电压用分压公式可以表述为: 这些计算说明当Xc=R时,输出为输入的70.7%。按照定义,此时的频率称为特征频率。 1.2电路组成

二阶有源带阻滤波器课程设计汇总

二阶有源带阻滤波器 设计报告 目录 1、设计要求………………………..P1 2、设计作用及目的………………..P1 3、设计的具体实现 ⑴系统概述……………………...P1-P8 ⑵单元电路设计及仿真分析…...P9-P22 ⑶PCB版电路制作……………..P 4、心得体会及建议………………...P 5、附录……………………………...P 6、参考文献………………………...P

一、设计要求 ⑴、设计一个二阶有源带阻滤波器电路,要求中心频率0f=50Hz,Q=10; ⑵、设计时要综合考虑实用、经济并满足性能要求指标; ⑶、合理选用元器件。 二、设计的作用、目的 ⑴、掌握二阶有源带阻滤波器电路的设计方法 ⑵、了解二阶有源带阻滤波器的性能特点 ⑶、掌握二阶有源带阻滤波器的安装与调试方法 ⑷、掌握滤波器有关参数的测量、计算方法 ⑸、理论应用于实践,增强动手能力 三、设计的具体实现 1、系统概述 ⑴、相关知识了解 由有源器件(晶体管或集成运放)和电阻、电容构成的滤波器称为RC有源滤波器。滤波器分为一阶、二阶和高阶滤波器。阶数越高,其幅频特性越接近于理想特性,滤波器的性能就越好。滤波器的功能是让一定频率范围内的信号通过,抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。可用在信号处理、数据传输、抑制干扰等方面。这类滤波器主要优点是:小型,价廉;不需要阻抗匹配且可具有一定的增益;抗干扰能力强;截止频率低(可低至10-3Hz)。因受运算放大器的频带限制,主要用在超低频至几百千赫的频率范围。根据滤波器所能通过信号的频率范围或阻止信号频率范围的不同,滤波器可分为低通、高通、带通与带阻等四种滤波器。 这里专门对二阶有源带阻滤波器进行研究。常用的二阶有源带阻滤波器电路有两种形式,一种是无限增益多路负反馈(MFA)有源二阶带阻滤波器电路,另一种是电压控制电压源(VcVs)有源二阶带阻滤波器电路。 电压控制电压源电路,它的运放为同相输入,具有高输入阻抗、低输出阻抗

-逆变器输出滤波器计算-

输出滤波器的计算 一、滤波器选择的部分指标 (1)逆变电源的空载损耗是逆变电源的重要指标之一。空载损耗与空载时滤波器的输入电流有关,电流越大,损耗越大,原因有以下两个方面:一方面,滤波器的输入电流越大,逆变开关器件上的电流越大,逆变器的损耗就越大;另一方面,空载时滤波器的输入电流也流过电抗器及电容器,电流增大也会使电抗器及电容器的损耗增大。所以从限制空载电流的角度来讲,空载时滤波器的输入电流不能太大。一般的,空载时滤波器的输入基波电流不能超过逆变电源的额定输出电流的30%。 设I m 表示空载时输入滤波器的输入基波电流的有效值,U 0表示输出电压基波的有效值,Wo 为基波角 频率, 则由图1可得: 00Im CU ω= (1) 有上式可知,空载时滤波器输入基波电流的大小与C 成正比。所以从限制逆变电源空载损耗的角度来讲,LC 滤波器的电容之不能太大。 (2)逆变电源对非线性负载的适应性指标 逆变电源对非线性负载的适应性是衡量逆变电源性能优劣的重要指标。非线性负载之所以会引起逆变电源输出电压波形的畸变,是因为非线性负载时一种谐波电流源,它产生的谐波电流在逆变电源输出阻抗上产生谐波压降,从而引起输出电压波形畸变。可见逆变电源的输出阻抗直接关系着逆变电源对非线性负载的适应性,输出阻抗越小,逆变电源的输出阻抗直接关系着逆变电源对非线性负载的适应性,输出阻抗越小,逆变电源对非线性负载适应性越好。 开环时逆变电源的输出阻抗就是LC 滤波器的输出阻抗,根据公式LC L Z 201ωω?= (2)

在L 、C 乘积恒定时,L 越小,则输出阻抗值越小。 当逆变电源采用电容电流及电压瞬时值反馈控制方案时,可以得到和开环时相同的结论。 综上说述可以得到以下两点结论: 1)在L 、C 之积恒定时,L 越小,逆变电源的输出阻抗越小,逆变电源对非线性负载的适应性越好; 2)L 越小,越不容易出现过调制,逆变电源对非线性负载的适应性越好。、 (3)在采用同步调制控制方式的逆变电源中,频率为(2ωs -ω0)的谐波是逆变器输出PWM 波中复制最高的谐波,它对输出电压的波形影响最大。输出电压中,只要频率为(2ωs -ω0)的谐波符合要求,则其他高次谐波含量均能符合要求。所以在这种情况下设计LC 滤波器是,只需考虑滤波器对(2ωs -ω0)频率谐波的衰减。 二、输出LC 滤波器的计算 2.1综述 一般说来,空载与负载相比,空载时电压中的频率(2ωs -ω0)的谐波含量是最大的,根据公式: )(*)1(1*2)2(1222200απββπωωJ N Q N b HF s ++=? (3) 式中C L R Q L //=;00/)2(ωωω?=s N ;LC 20ωβ=;E U b /20=;2 2)1(/ββα?+=Q b ;)(1απJ 为1阶的Besset 函数,计算比较繁琐。 空载时,)2(00ωω?s HF 可表示为: )(*11*2)2(1 200απβπωωJ N b HF s ?=? (4) 式中:00/)2(ωωω?=s N ;LC 20ωβ=;E U b /20=;βα?=1b 。 对式(4)进行分析,可得空载时)2(00ωω?s HF 的特性如下: a ,当逆变电源输入电压增大时,输出电压中的频率为 )2(0ωω?s 的谐波的谐波含量将增大。

二阶低通滤波器课程设计报告(昌航版)

课程设计说明书课程设计名称:模拟电子技术课程设计课程设计题目:二阶低通滤波器的设计学院名称:信息工程学院 专业:电子信息工程班级: 学号:: 评分:教师: 20 12 年 3 月日

模拟电子技术 课程设计任务书 20 10 -20 11 学年 第 2 学期 第 1 周- 3 周 注:1、此表一组一表二份,课程设计小组组长一份;任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。 题目 二阶低通滤波器的设计 容及要求 (1)分别用压控电压源和无限增益多路反馈两种方法设计电路 (2)截止频率kHz 2f p = (3) 增益2A v = 进度安排 第1周:周一至周三查资料,完成原理图设计及仿真; 第1周:周四至第2周周二,完成系统的制作、调试; 第2周:周三设计结果检查。 学生: 指导时间 指导地点: 楼 室 任务下达 20 年 月 日 任务完成 20 年 月 日 考核方式 1.评阅 □ 2.答辩 □ 3.实际操作□ 4.其它 □ 指导教师 系(部)主任

摘要 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具有一定幅值和线性相移,而在阻带幅值应为零。有源滤波器是指由放大电路及RC网络构成的滤波器电路,它实际上是一种具有特定频率相应的放大器。滤波器的阶数越高,幅频特性的速率越快,但RC网络节数越多,元件参数计算越繁琐,电路的调试越困难。根据指标,本次设计选用二阶有源低通滤波器。 该电路主要采用了uA741运放,并且在一阶的基础上增加一节RC网络,加大幅频特性衰减斜率,以达到在给定的频段,让信号无衰减的通过电路,而通带外的其他信号将受到很大的衰减,从而提高滤波效率。 关键词:低通滤波器集成运放uA741 RC网络

压控电压源三阶全极点低通滤波器

压控电压源三阶全极点低通滤波器 图1是一个压控电压源3阶全极点有源低通滤波器的电路。这应该曾经是一种使用非常广泛的电路,出版时间较早的有源滤波器手册里面基本都有这个电路。 笔者在设计电路的时候不假思索的就用上了这个电路,电路设计完之后没有马上计算参数,电路板下单之后才打算计算电路的参数。手里没有滤波器手册,到网上去查结果发现网上居然没有这种滤波器的资料。或许是因为过去运放成本高,所以能省则省;现在运放不值钱了,所以一般设计奇数阶有源滤波器都单独设计一个一阶节,再加一个运放缓冲。 不得已,只好自己推导传递函数,然后解方程来计算电路的参数。现在电路参数已经计算出来,并经过仿真确认。既然花了时间计算,为了方便有同样需要点朋友,特写下这段文字给大家共享。 经过推导(过程略),得到这个电路的传递函数: ()()()()3 213213213213321113213213232131132 2311H C C C R R R C C C R R R C R R R C R s C C C R R R C C R R R C C R R R s s s +++++++++=- 全极点三阶低通滤波器传递函数一般形式为: ()012231-H a s a s a s s +++= (2) 两个传递函数响应相等的条件是:相同阶次的系数相等。于是: ()()()?????????=+++=+++=32132103213213321111321321323213113221C C C R R R a C C C R R R C R R R C R a C C C R R R C C R R R C C R R R a (3) 在这组方程中,0a 、1a 、2a 是已知的,在确定滤波器传递函数类型的时候就确定了,比如三阶巴特沃茨滤波器有:10=a 、21=a 、22=a 。 这组参数可以由三阶巴特沃茨滤波器归一化零点位置计算出来,这里所谓的归一化参数是指截至频率的角频率1=ω时的参数。虽然可以用实际滤波器的参数代入方程进行计算,不过通常都不这样做,因为大多数时 图1 压控电压源3阶全极点低通滤波器

简单低通滤波器设计及matlab仿真

东北大学 研究生考试试卷 考试科目: 课程编号: 阅卷人: 考试日期: 姓名:xl 学号: 注意事项 1.考前研究生将上述项目填写清楚. 2.字迹要清楚,保持卷面清洁. 3.交卷时请将本试卷和题签一起上交. 4.课程考试后二周内授课教师完成评卷工作,公共课成绩单与试卷交研究生院培养办公室, 专业课成绩单与试卷交各学院,各学院把成绩单交研究生院培养办公室. 东北大学研究生院培养办公室

数字滤波器设计 技术指标: 通带最大衰减: =3dB , 通带边界频率: =100Hz 阻带最小衰减: =20dB 阻带边界频率: =200Hz 采样频率:Fs=200Hz 目标: 1、根据性能指标设计一个巴特沃斯低通模拟滤波器。 2、通过双线性变换将该模拟滤波器转变为数字滤波器。 原理: 一、模拟滤波器设计 每一个滤波器的频率范围将直接取决于应用目的,因此必然是千差万别。为了使设计规范化,需要将滤波器的频率参数作归一化处理。设所给的实际频 率为Ω(或f ),归一化后的频率为λ,对低通模拟滤波器令λ=p ΩΩ/,则1 =p λ, p s s ΩΩ=/λ。令归一化复数变量为p ,λj p =,则p p s j j p Ω=ΩΩ==//λ。所以巴 特沃思模拟低通滤波器的设计可按以下三个步骤来进行。 (1)将实际频率Ω规一化 (2)求Ωc 和N 11010/2-=P C α s p s N λααlg 1 10 110lg 10 /10/--= 这样Ωc 和N 可求。 p x fp s x s f

根据滤波器设计要求=3dB ,则C =1,这样巴特沃思滤波器的设计就只剩一个参数N ,这时 N p N j G 222 )/(11 11)(ΩΩ+= += λλ (3)确定)(s G 因为λj p =,根据上面公式有 N N N p j p p G p G 22)1(11 )/(11)()(-+= += - 由 0)1(12=-+N N p 解得 )221 2exp(πN N k j p k -+=,k =1,2, (2) 这样可得 1 )21 2cos(21 ) )((1 )(21+-+-= --= -+πN N k p p p p p p p G k N k k 求得)(p G 后,用p s Ω/代替变量p ,即得实际需要得)(s G 。 二、双线性变换法 双线性变换法是将s 平面压缩变换到某一中介1s 平面的一条横带里,再通过标准变换关系)*1exp(T s z =将此带变换到整个z 平面上去,这样就使s 平面与z 平面之间建立一一对应的单值关系,消除了多值变换性。 为了将s 平面的Ωj 轴压缩到1s 平面的1Ωj 轴上的pi -到pi 一段上,可以通过以下的正切变换来实现: )21 tan(21T T Ω= Ω 这样当1Ω由T pi -经0变化到T pi 时,Ω由∞-经过0变化到∞+,也映射到了整个Ωj 轴。将这个关系延拓到整个s 平面和1s 平面,则可以得到

课程设计--二阶低通滤波器电路设计及分析

成都理工大学核技术与自动化工程学院 电子技术课程设计 课题名称:二阶低通滤波器电路设计及分析 指导老师:蒋开明 姓名: 学号: 专业:电气工程及其自动化 日期:2010年6月16日

二阶低通滤波器电路设计及分析 一、课题目的: 1、进一步掌握各种滤波电路的工作原理。 2、了解Multisim10的基本操作,并学会用Multisim10进行仿真设计。 3、学会对比并结合理论分析结果进行仿真软件分析。 4、锻炼实际动手能力,增强对课本知识的理解。 二、软件简介: Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。 工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图,并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容,这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计,这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术,PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 Multisim 10是IIT公司推出Multisim 20006年底又发布最新的版本。Multisim 10提供了全面集成化的设计环境,完成从原理图设计输入、电路仿真分析到电路功能测试

等工作。当改变电路连接或改变元件参数,对电路进行仿真时,可以清楚地观察到各种变化对电路性能的影响。 工具栏菜单栏 元器件栏 仪器仪表栏 电路工作区 状态栏 图一Multisim基本界面 三、原理: 由于一阶低通滤波器的幅频特性下降速率只有-20 dB/10 f,与理想情况相差太大,其滤波效果不佳。为了加快下降速率,使其更接近理想状态,提高滤波效果,我们经常使用二阶RC有源滤波器。采取的改进措施是在一阶的基础上再增加一节RC网络。 电路上半部分是一个同相比例放大电路,由两个电阻R1,Rf和一个理想运算放大器构成。R1与Rf均为16 kΩ。下半部分是一个二阶RC滤波电路,由两个电阻R2,R3及两个电容C1,C2构成。其中R2,R3均为4 kΩ,C1,C2均为0.1μF。电路由一个幅度为1 mV,频率可调的交流电压源提供输入信号,用一个阻值为1 kΩ的电阻作为负载,如图二。

二阶有源低通滤波器

二阶有源低通滤波器 一、芯片介绍 UA741集成运放管脚图及作用 图1-1 UA741管脚图 UA741管脚图为图1-1,U运算放A741芯片是高增益大器,常用于军事,工业和商业应用.这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作。 第2管脚是负输入端; 第3管脚是同相端输入端; 第4和第7管脚分别为负直流源和正直流源输入端; 第6管脚为输出端;第8管脚是悬空端; 第1管脚和第5管脚是为提高运算精度。 在运算前,应首先对直流输出电位进行调零,即保证输入为零时,输出也为零。当运放有外接调零端子时,可按组件要求接入调零电位器,调零时,将输入端接地,调零端接入电位器,用直流电压表测量输出电压Uo,细心调节调零电位器,使Uo为零(即失调电压为零)。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)组件正常,但负反馈不够强,为此可将其短路,观察是否能调零。; (3)组件正常,但由于它所允许的共模输入电压太低,可能出现自锁现象,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。 二、滤波器简介 滤波器是一种对信号有处理作用的器件或电路。主要作用是:让有用信号尽可能无衰减的通过,对无用信号尽可能大的衰减。 滤波器按照所处理的信号,可以分为:模拟滤波器和数字滤波器;按照信号的频段,可以分为:低通、高通、带通和带阻滤波器四种;按照所采用的原件,也可以分为:无源滤波器和有源滤波器。用来说明滤波器性能的技术指标主要有:中心频率f0,即工作频带的中心;带宽BW;通带衰减,即通带内的最大衰减阻带衰减等。 常用的低通有源滤波电路有三种,巴特沃思、切比雪夫和贝塞尔滤波电路。巴特沃思滤波电路的幅频响应在带通中具有最平幅度特性,但从通带到阻带衰减较缓慢。

有源低通滤波器设计报告要点

课程设计(论文)说明书 题目:有源低通滤波器 院(系):信息与通信学院 专业:通信工程 学生姓名: 学号: 指导教师: 职称: 2010年 12 月 19 日

摘要 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。有源滤波器是指由放大电路及RC网络构成的滤波器电路,它实际上是一种具有特定频率响应的放大器。滤波器的阶数越高,幅频特性衰减的速率越快,但RC网络节数越多,元件参数计算越繁琐,电路的调试越困难。根据指标,本次设计选用二阶有源低通滤波器。 关键词:低通滤波器;集成运放UA741;RC网络 Abstract Low-pass filter is a component which can only pass the low frequency signal and attenuation or inhibit the high frequency signal . Ideal frequency response of the filter circuit in the pass band should have a certain amplitude and linear phase shift, and amplitude of the resistance band to be zero. Active filter is composed of the RC network and the amplifier, it actually has a specific frequency response of the amplifier. Higher the order of the filter, the rate of amplitude-frequency characteristic decay faster, but more the number of RC network section, the more complicated calculation of device parameters, circuit debugging more difficult. According to indicators ,second-order active low-pass filter is used in this design . Key words:Low-pass filter;Integrated operational amplifier UA741;RC network,

二阶有源滤波器参数计算

二阶有源滤波器设计 一.滤波器类型 按照在附近的频率特性,可将滤波器分为以下三种: 1.巴特沃兹响应 优点:巴特沃兹滤波器提供了最大的通带幅度响应平坦度,具有良好的综合性能,其脉冲响应优于切比雪夫,衰减速度优于贝塞尔。 缺点:阶跃响应存在一定的过冲和振荡。 2.切比雪夫响应 优点:与巴特沃兹相比,切比雪夫滤波器具有更良好的通带外衰减。 缺点:通带内纹波令人不满,阶跃响应的振铃较严重。 3.贝塞尔响应 优点:贝塞尔滤波器具有最优的阶跃响应——非常小的过冲及振铃。 缺点:与巴特沃兹相比,贝塞尔滤波器的通带外衰减较为缓慢。 (注意: 巴特沃兹及贝塞尔响应的3dB衰减位于截止频率处。 而切比雪夫响应的截止频率定义为响应下降至低于纹波带的频点频率。 对于偶数阶滤波器而言,所有纹波均高于0dB的直流响应,因此截止频点位于0dB衰减处;而对于奇数阶滤波器而言,所有纹波均低于 0dB的直流响应,因此截止频点定义为低于纹波带最大衰减点。)

二.最常用的有源极点对电路拓扑 1.MFB拓扑 也称为无限增益拓扑或Rauch拓扑; 适用于高Q值高增益电路; 其对元件值的改变敏感度较低。 2.Sallen-Key拓扑 下列情况时,使用效果更佳: 对增益精度要求较高; 采用了单位增益滤波器; 极点对Q值较低(如:Q<3); (特例:某些高Q值高频率滤波器若采用MFB拓扑,则C1值须很小以得到合适的电阻值。而由于寄生电容干扰使得低容值将导致极大干 扰)。 (注意: MFB拓扑不能用于电流反馈型运放,而S-K拓扑电压、电流反馈型运放均可; 差分放大器只能采用MFB拓扑; S-K拓扑的运放输出阻抗随频率增加而增加,故通带外衰减能力受限,而MFB拓扑则无此问题。)

带LCL输出滤波器的并网逆变器控制策略研究

第31卷第12期中国电机工程学报V ol.31 No.12 Apr.25, 2011 34 2011年4月25日Proceedings of the CSEE ?2011 Chin.Soc.for Elec.Eng. 文章编号:0258-8013 (2011) 12-0034-06 中图分类号:TM 85 文献标志码:A 学科分类号:470?40 带LCL输出滤波器的并网逆变器控制策略研究 王要强,吴凤江,孙力,段建东 (哈尔滨工业大学电气工程系,黑龙江省哈尔滨市 150001) Control Strategy for Grid-connected Inverter With an LCL Output Filter WANG Yaoqiang, WU Fengjiang, SUN Li, DUAN Jiandong (Department of Electrical Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, Heilongjiang Province, China) ABSTRACT: The grid-connected inverter with LCL output filter is a third-order and multi-variable system, claiming a higher demands to the control system design. Aiming at this, a grid-connected inverter control strategy based on inverter-side current closed-loop and capacitor current feed-forward was proposed, controling the grid-side current indirectly through the inverter-side current. With the proposed control strategy, system stability and unity power factor are ensured, at the same time, no additional sensors are needed, making equipment costs reduced and reliability enhanced. Effectiveness and feasibility of the proposed strategy are validated by both the simulation and experiment results. KEY WORDS: grid-connected inverter; LCL filter; system stability; power factor; current estimation 摘要:并网逆变器用LCL输出滤波器是一个三阶多变量系统,给控制系统设计提出了更高的要求。针对该问题,提出一种基于逆变器侧电流闭环和电容电流前馈的并网逆变器控制策略,通过逆变器侧电流间接控制并网电流。该控制策略能够保证系统稳定和单位功率因数运行,并且整个控制过程无需增加额外的传感器,降低了系统成本,增强了系统可靠性。仿真和实验结果验证了提出控制策略的有效性与可行性。 关键词:并网逆变器;LCL滤波器;系统稳定性;功率因数;电流估计 0 引言 随着能源和环境问题的日益严峻,风力发电、光伏发电等新能源并网发电技术越来越受到人们的重视,已经成为能源可持续发展战略的重要组成部分[1-3]。并网逆变器作为发电系统与电网连接的核心装置,直接影响到整个并网发电系统的性能,近年来逐渐成为国内外研究的热点[4-6]。 基金项目:国家自然科学基金项目(50477009)。 Project Supported by National Natural Science Foundation of China (50477009). 并网逆变器传统上采用L滤波器来抑制并网电流中由功率器件通断引入的高次谐波[7-11],然而,随着逆变器功率等级的提高,特别是在中高功率应用场合,为降低功率器件的应力和损耗,一般选取较低的开关频率,致使网侧电流中的谐波含量增加。要使并网电流满足同样的谐波标准将需要一个较大的电感值。电感值的增加不仅会使网侧电流变化率下降,系统动态性能降低,还会带来体积过大、成本过高等一系列问题。针对上述问题,用LCL 滤波器代替L滤波器成为近年来相当有吸引力的解决方案[12-16]。LCL滤波器的阻抗值与流过的电流频率成反比,频率越高,阻抗越小,因此对电流高次谐波有更强的抑制能力。为此,在相同的谐波标准下LCL滤波器的应用可以降低总的电感取值,在大中功率应用场合,其优势尤为明显。但是,LCL滤波器是一个三阶多变量系统,给控制系统设计提出了更高的要求。如果直接采用典型的并网电流闭环的控制策略,系统是不稳定,的且不利于功率开关的保护[17]。文献[13]忽略滤波电容支路的影响,认为网侧电流和逆变器侧电流近似相等,采取逆变器侧电流闭环的控制策略,该策略易于系统稳定,且可以更为有效地保护功率开关,但电容支路的分流作用会使得系统功率因数降低。文献[16]提出采用逆变器侧电流和网侧电流加权平均值闭环的控制策略,系统稳定且在一定程度上提高了系统功率因数,然而加权平均电流和并网电流之间仍有相角差,并未彻底解决功率因数降低的问题。 本文提出一种基于逆变器侧电流闭环和电容电流前馈的并网逆变器控制策略,利用逆变器侧电流间接控制并网电流。电容电流通过估算获得,减少了电流传感器的数量,节约了系统成本,增强了系统可靠性。最后,通过仿真和实验对提出的控制

二阶压控型低通滤波器设计

二阶压控型低通滤波器设计 1. 设计要求 设计一个二阶压控型低通滤波器,要求通带增益为2,截止频率为2KHz ,可以选择0.01uF 电容器,阻值尽量接近实际计算值,电路设计完后,画出频率响应曲线,并采用Multisim 软件进行仿真分析。 2. 设计目的 (1) 进一步掌握滤波器电路的工作原理和参数计算。 (2) 熟练使用Multisim 进行简单的电路设计和仿真。 3. 问题分析与参量计算 3.1 问题的简单分析 二阶压控型低通LPF 电路基本原理图可参照教材P345页(如下) 而题目中已经给出了电容的值,故我们所要做的只是确定电阻阻值以及进行电路合理的相关改善。 实验所选取的运放器是a741,实验是在Multisim 环境仿真完成的。 3.2 计算电路相关参数 (1) 低通滤波器在通带将内电容视为开路,给电路引入负反馈从而满足“虚短”、“虚断”,通带增益 3412up R A R =+ =,则34R R =,取34R R == 10k Ω。 (2) 传递函数:为方便计算,取1212,R R R C C C ====,由“虚短”、“虚断”及叠 加定理,得()() ()()() ()()()677776/1()()[()]0up p p p i U s A U s U s U s sCR U s U s U s U s U s U s sC R R ==+-----= 得到传递函数:62()1()()1(3)()u up i up U s A s A U s A sCR sCR ==+-+ 令s j ω=,取012f RC π=,2f ωπ=,2 001(3)()up u up A A f f j A f f ?=+-- (3) 当f 为截止频率时,200|1(3)()|2up f f j A f f +--=,令0f x f =,则得方程 4210x x --=,解得x ,因为2f kHz =,取0.01C F μ=可解得10.1224R k ≈Ω电阻,由于实际试验中难以的到10.1224k Ω的电阻,故实际试验中用10k Ω的电阻代替之 (4)入10,1p V mv f kHz ==的信号源 最终得到的电路图: 3.3二阶压控电压源低通滤波器(LPF )的幅频特性 Q=13-Aup =13-2 =1 ,所以Q=1的曲线即为此二阶压控电压源低通滤波器(LPF )的幅频特性。

简单二阶有源低通滤波器电路及幅频特性

简单二阶有源低通滤波器电路及幅频特性 为了使输出电压在高频段以更快的速率下降,以改善滤波效果,再加一节RC o (1)通带增益 当f=0时,各电容器可视为开路,通带内的增益为 低通滤波环节,称为二阶有源滤波电路。它比一阶低通滤波器的滤波效果更好二阶LPF的电路图如图6所示,幅频特性曲线如图7所示。 1- (2)二阶低通有源滤波器传递函数根据图8-2.06可以写出

丄“盘斗丄〕 俯二一礎 通常有,联立求解以上三式,可得滤波器的传递函数 臥)—九… (3)通带截止频率 将s 换成j 3,令3 0 = 2n f o=1/(RC)可得 当f=fp时,上式分母的模 ="丿厶 I Vo Z 与理想的二阶波特图相比,在超过fO以后,幅频特性以-40 dB/dec的速率下降,比一阶的下降快。但在通带截止频率fp -fO之间幅频特性下降的还不够快。 摘要设计一种压控电压源型二阶有源低通滤波电路,并利用MultisimIO仿真软件对电路的频率特性、特征参量等进行了仿真分析,仿真结果与理论设计一致,为有源滤波器的电路设计提供了EDA手段和依据。 关键词二阶有源低通滤波器;电路设计自动化;仿真分析;MultisimIO 滤波器是一种使用信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置,在信息处理、数据传送和抑制干扰等自动控制、通信及其它电子系统中应用广泛。滤波一般可分为有源滤波和无源滤波,有源滤波可以使幅频特性比较陡峭,而无源滤波设计简单易行,但幅频特性不如有源滤波器,而且体积较大。从滤波器阶数可分为一阶和高阶,阶数越高,幅频特性越陡峭。高阶滤波器通常可由一阶和二阶滤波器级联而成。采用集成运放构成的RC有源滤波器具有输入阻抗高,输出阻抗低,可提供一定增益,截止频率可调等特点。压控电压源型二阶低通滤波电路是有源滤波电路的重要一种,适合作为多级放大器的级联。本文根据实际要求设计一种压控电压源型二阶有源低通滤波电路,采用EDA仿真软件Multisim1O对压控电压源型二阶有源低通滤波电路进行仿真分析、调试,从而实现电路的优化设计。 1设计分析 1.1二阶有源滤波器的典型结构 二阶有源滤波器的典型结构如图1所示。其中,丫1?丫5为导纳,考虑到UP=UN

fir低通滤波器设计(完整版)

电子科技大学信息与软件工程学院学院标准实验报告 (实验)课程名称数字信号处理 电子科技大学教务处制表

电 子 科 技 大 学 实 验 报 告 学生姓名: 学 号: 指导教师: 实验地点: 实验时间:14-18 一、实验室名称:计算机学院机房 二、实验项目名称:fir 低通滤波器的设计 三、实验学时: 四、实验原理: 1. FIR 滤波器 FIR 滤波器是指在有限范围内系统的单位脉冲响应h[k]仅有非零值的滤波器。M 阶FIR 滤波器的系统函数H(z)为 ()[]M k k H z h k z -==∑ 其中H(z)是k z -的M 阶多项式,在有限的z 平面内H(z)有M 个零点,在z 平面原点z=0有M 个极点. FIR 滤波器的频率响应 ()j H e Ω 为 0 ()[]M j jk k H e h k e Ω -Ω ==∑ 它的另外一种表示方法为 () ()()j j j H e H e e φΩΩΩ=

其中 () j H e Ω和()φΩ分别为系统的幅度响应和相位响应。 若系统的相位响应()φΩ满足下面的条件 ()φαΩ=-Ω 即系统的群延迟是一个与Ω没有关系的常数α,称为系统H(z)具有严格线性相位。由于严格线性相位条件在数学层面上处理起来较为困难,因此在FIR 滤波器设计中一般使用广义线性相位。 如果一个离散系统的频率响应 ()j H e Ω 可以表示为 ()()()j j H e A e αβΩ-Ω+=Ω 其中α和β是与Ω无关联的常数,()A Ω是可正可负的实函数,则称系统是广义线性相位的。 如果M 阶FIR 滤波器的单位脉冲响应h[k]是实数,则可以证明系统是线性相位的充要条件为 [][]h k h M k =±- 当h[k]满足h[k]=h[M-k],称h[k]偶对称。当h[k]满足h[k]=-h[M-k],称h[k]奇对称。按阶数h[k]又可分为M 奇数和M 偶数,所以线性相位的FIR 滤波器可以有四种类型。 2. 窗函数法设计FIR 滤波器 窗函数设计法又称为傅里叶级数法。这种方法首先给出()j d H e Ω, ()j d H e Ω 表示要逼近的理想滤波器的频率响应,则由IDTFT 可得出滤波器的单位脉冲响应为 1 []()2j jk d d h k H e e d π π π ΩΩ-= Ω ? 由于是理想滤波器,故 []d h k 是无限长序列。但是我们所要设计的FIR 滤波 器,其h[k]是有限长的。为了能用FIR 滤波器近似理想滤波器,需将理想滤波器的无线长单位脉冲响应 []d h k 分别从左右进行截断。 当截断后的单位脉冲响应 []d h k 不是因果系统的时候,可将其右移从而获得因果的FIR 滤波器。

-二阶有源低通滤波器设计-

一题目要求与方案论证 1.1 (设计题题目)二阶有源低通滤波器 1.1.1 题目要求 设计二阶有源低通滤波器。要求截止频率 f 0=1000比通带内电压放大倍数A o=15,品 质因数Q=0.707。分析电路工作原理,设计电路图,列出电路的传递函数,正确选择电路中的参数。 1.1.2 方案论证 (1):对信号进行分析与处理时, 常常会遇到有用信号叠加上无用噪声的问题, 这些噪声有的是与信号同时产生的, 有的是传输过程中混入的。因此, 从接收的信号中消除或减弱干扰噪声, 就成为信号传输与处理中十分重要的问题。根据有用信号与噪声的不同特性, 消除或减弱噪声, 提取有用信号的过程称为滤波, 实现滤波功能的系统称为滤波器。 滤波器分为无源滤波器与有源滤波器两种: ① 无源滤波器: 由电感L、电容C及电阻R等无源元件组成 ② 有源滤波器: 一般由集成运放与RC网络构成,它具有体积小、性能稳定等优点,同 时,由于集成运放的增益和输入阻抗都很高,输出阻抗很低,故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用。利用有源滤波器可以突出有用频率的信号,衰减无用频率的信号,抑制干扰和噪声,以达到提高信噪比或选频的目的,因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理。 从功能来上有源滤波器分为: 低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF、 带通滤波器(BPF、带阻滤波器(BEF、 全通滤波器(APF、。 其中前四种滤波器间互有联系,LPF与HPF间互为对偶关系。当LPF的通带截止频率高于HPF的通带截止频率时,将LPF与HPF相串联,就构成了BPF而LPF与HPF 并联,就构成BEF。在实用电子电路中,还可能同时米用几种不同型式的滤波电路。滤波电路的主要性能指标有通带电压放大倍数AVP通带截止频率fP及阻尼系数Q等。 工作原理: 二阶有源滤波器是一种信号检测及传递系统中常用的基本电路, 也是高阶虑波器的基本组成单元。常用二阶有源低通滤波器的电路型式有压控电压源型、无限增益多路反馈型和双二次型。本次课程设计米用压控电压源型设计课题。

二阶有源低通滤波器

课程设计说明书 课程设计名称:模拟电路课程设计 课程设计题目:二阶有源低通滤波器 学院名称:信息工程学院 专业:电子信息工程班级: 090412 学号: 05 姓名:吴平 评分:教师:彭嵩 20 11 年 04 月 07 日

《模拟电路》课程设计任务书20 10 -20 11 学年第 2 学期第 1 周- 2 周

低通滤波器是一种典型的选频电路,在给定的频段内,理论上它能让信号无衰减地通过电路,这一段称为通带外的其他信号将受到很大的衰减,具有很大衰减的频段称为阻带,通带与阻带的交界频率称为截止频率,对滤波器的基本要求是:(1)通带内信号的衰减要小,阻带内信号的衰减要大,由通带过渡到阻带的衰减特性陡直上升;(2)通带内的特性阻抗要恒为常数,以便于阻抗匹配。 在制作过程中运用到了multisim这款软件,用来设计仿真计算等. 经过一系列的分析、准备、电路焊接、检查。本次课题设计除在美观方面和结果不理想(存在误差)外。本次电路设计完成了设计要求。 关键字:低通;集成运放;滤波;截止频率;

第一章设计任务 (5) 第二章系统组成及工作原理 2.1 电路图及仿真效果图 电路一(电压控电压源) (6) 电路二(无限增益多路反馈) (6) 2.2 电路组成及各部分工作原理 电路组成 (7) 各部分工作原理 (7) 第三章电路参数计算、器件选择 截止频率f·····························`9 增益Av (10) 第四章实验、调试及测试结果与分析 (11) 结论与体会 (13) 参考文献 (14) 附录一 (15) 附录二 (16)

低通滤波器的设计

低通滤波器的设计 模拟滤波器在各种预处理电路中几乎是必不可少的,已成为生物医学仪器中的基本单元电路。有源滤波器实质上是有源选频电路,它的功能是允许指定频段的信号通过,而将其余频段上的信号加以抑制或使其急剧衰减。各种生物信号的低噪声放大,都是首先严格限定在所包含的频谱范围之内。 最常用的全极点滤波器有巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器。就靠近ω=0处的幅频特性而言,巴特沃斯滤波器比切比雪夫滤波器平直,即在频率的低端巴特沃斯滤波器幅频特性更接近理想情况。但在接近截止频率和在阻带内,巴特沃斯滤波器则较切比雪夫滤波器差得多。本设计中要保证低频信号不被衰减,而对高频要求不高,因此选择了巴特沃斯滤波器。巴特沃思滤波电路(又叫最平幅度滤波电路)是最简单也是最常用的滤波电路,这种滤波电路对幅频响应的要求是:在小于截止频率ωc。的范围内,具有最平幅度响应,而在ω>ωc。后,幅频响应迅速下降。 因为本设计中要保证低频信号不被衰减,而对高频要求不高,所以选择 二阶滤波器即可。本系统采用二阶Butterworth低通滤波器,截止频率f H=100HZ,其电路原理图如1: 图1 低通滤波器图 根据matlab软件算得该设计适合二阶低通滤波器,FSF=628选Z=10000,则

Z R R FSF Z ?=?=的归一值的归一值 C C 3.2脉象信号的的前置放大 由于人体信号的频率和幅度都比较低,很容易受到空间电磁波以及人体其它生理信号的干扰,因此在对其进行变换、分析、存储、记录之前,应该进行一些预处理,以保证测量结果的准确性。因此需要对信号进行放大,“放大”在信号预处理中是第一位的。根据所测参数和所用传感器的不同,放大电路也不同。用于测量生物电位的放大器称为生物电放大器,生物电放大器比一般放大器有更严格的要求。 在本研究中放在传感器后面的电路就是前置放大电路,由于从传感器取得的信号很微弱,且混杂了一些其他的干扰信号。因此前置放大电路的主要功能是,滤除一些共模干扰信号,同时进行一定的放大。该电路由4部分构成:并联型双运放仪器放大器,阻容耦合电路,由集成仪用放大器构成的后继放大器和共模信号取样电路。并联型双运放仪器放大器的优点是不需要精密的匹配电阻,理论上它的共模抑制比为无穷大,且与其外围电阻的匹配程度无关。集成仪用放大器将由并联型双运放仪器放大器输出的双端差动信号转变为单端输出信号,并采用阻容耦合电路隔离直流信号,可以使集成仪用放大器取得较高的差模增益,从而得到很高的共模抑制比。共模取样驱动电路由两个等值电阻和一只由运放构成的跟随器构成,能够使共模信号不经阻容耦合电路的分压直接加在集成放大器的输入端,避免了由于阻容耦合电路的不匹配而降低电路整体的共模抑制比。此电路中也采用了右腿驱动电路来抑制位移电流的影响。前置放大电路参数选择:此部分总的增益取为1000,其中并联型双运放仪器放大器的增益为5,集成仪用放大器的增益为200。具体设计电路如图2所示

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