这是关于使用LTspice仿真电路的第三篇文章，若有错误，欢迎批评指正！

设计要求：1）设计无源低通滤波器，其截止频率为482KHZ 左右.

2) 设计N阶有源滤波器，其截止频率为482KHZ 左右.

目录

        一.有源滤波器与无源滤波器介绍

二.低通，高通，带通，带阻

        三.RC设计无源低通滤波器

四.有源滤波器设计

五.总结与反思

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一.有源滤波器与无源滤波器介绍

有源滤波器和无源滤波器是电子电路中常用的两种滤波器类型，它们在结构、特性等方面有明显的区别：

1）有源滤波器是指使用有源元件（如运算放大器、晶体管等）并且通常包含电源供电的滤波器。它们能提供增益，能够增强信号。无源滤波器仅由无源元件（如电阻、电容、电感等）构成，不需要外部电源，无法提供增益，信号的幅度可能会减小。

2）结构上：

• 有源滤波器：

  • 典型结构：由运算放大器和无源元件（R、C等）组合而成。
  • 可以设计成多种类型的滤波器，如低通、高通、带通和带阻滤波器
• 无源滤波器：
  • 通常分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
  • 典型结构：由电阻、电容和电感构成的网络。

3）增益与衰减

• 有源滤波器：

  • 可以提供增益，放大信号。
  • 设计时可以控制增益，使得输出信号的幅度比输入信号大。

• 无源滤波器：

  • 不能提供增益，通常会导致信号的幅度衰减。
  • 其衰减量由滤波器的设计和组成元件决定

4）输入和输出阻抗

• 有源滤波器：

  • 输入阻抗通常很高，可以有效地匹配信号源，减少信号源的负担。
  • 输出阻抗较低，可以驱动较低阻抗负载。

• 无源滤波器：

  • 输入和输出阻抗受组成元件的影响，通常较低，可能会影响信号源的性能。
  • 需要考虑负载对滤波器性能的影响。

二.低通，高通，带通，带阻

1） 低通滤波器

定义：低通滤波器允许低频信号通过，并阻止高频信号。其截止频率以下的信号几乎没有衰减，而超过截止频率的信号逐渐被衰减。

特性：

• 截止频率（-3dB点）是指滤波器开始显著衰减信号的频率。
• 通带内的信号幅度保持相对稳定，超出截止频率后的信号幅度会迅速下降。

2.）高通滤波器 

定义：高通滤波器允许高频信号通过，并阻止低频信号。其截止频率以上的信号几乎没有衰减，而低于截止频率的信号逐渐被衰减。

特性：

• 截止频率是滤波器开始显著衰减低频信号的频率。
• 通带内的高频信号幅度保持相对稳定，而低于截止频率的信号幅度会迅速下降。

3） 带通滤波器

定义：带通滤波器允许特定频带内的信号通过，并阻止低于和高于该频带的信号。它结合了低通和高通滤波器的特性。

特性：

• 有两个截止频率：下截止频率和上截止频率。只有在这两个频率之间的信号能够有效通过。
• 通带内的信号幅度保持相对稳定，而低于和高于截止频率的信号幅度会迅速下降。

4. 带阻滤波器 

定义：带阻滤波器（也叫陷波滤波器）阻止特定频带内的信号通过，并允许低于和高于该频带的信号通过。

特性：

• 有两个截止频率：下截止频率和上截止频率。只有在这两个频率之间的信号被显著衰减。
• 通带内的信号幅度保持相对稳定，而在阻止频带内的信号幅度会迅速下降。

三.RC设计无源低通滤波器。

应第一个设计要求，选择使用简单的RC元器件组成如下无源低通滤波器：

电路参数配置除了RC值外如下图所示：

1）右键点击电源配置

2）右键点击空白页选择第一项

配置如下：

低通产生原因：不管是高通还是低通滤波电路，说白了就是一个电容和一个电阻构成了一个分压电路，区别在于电容位置不同。低通滤波电阻在前电容在后，信号频率越高，容抗越小，相应的电容上分压越小，所以频率越高越不容易传递到后端，所以变成了低通。高通滤波电容在前电阻在后，因此信号频率越高电容上分压越小，那么电阻上的分压就越大，这就构成了高通滤波器。

设计好了电路结构该如何选择RC的值使截止频率f为482.3KHZ呢？

容抗公式为：根据串联分压分子分母上下同时乘以，得到，计算复数的模

当电压增益下降到倍时，此时的频率即为截止频率，记为

化简可得，，求得截止频率

由于fc=482.3Khz，计算可以得到RC=。。。。，此处R取200，C取1650pf。

仿真的到的结果为：

四.有源滤波器设计

运放，电源，RLC是组成有源滤波器的重要部分，可以在网站https://tools.analog.com/cn/filterwizard/上在线设计符合要求的有源滤波器，而后在LTspice进行仿真实验。

（图像）

                                                                        （结果）

五.总结与反思

通过本次仿真巩固和加强了滤波器的设计，更加熟悉低通高通概念及产生原因，同时学会使用线上工具便利有源滤波器的设计。