有源低通滤波器Word文件下载.docx

有源低通滤波器Word文件下载.docx

《有源低通滤波器Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有源低通滤波器Word文件下载.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

模拟电子技术课程设计任务书-3-

长沙学院课程设计鉴定表-4-

1电路原理及设计方案-5-

1.1滤波器的介绍-5-

1.2有源滤波器的设计-5-

1.3设计目标与要求-6-

1.4二阶有源滤波器工作原理-6-

2电路参数的设计-8-

2.1参数要求-8-

2.2参数确定-9-

3Multisim电路仿真-11-

3.1电路图-11-

3.2示波器视图-11-

3.3波特图示仪-12-

结论与体会-13-

参考文献-14-

模拟电子技术课程设计任务书

系（部）：

电子与通信工程系专业：

电子信息工程指导教师：

课题名称

设计内容及要求

1、设计一个由运算放大器组成的有源低通滤波器，通频带自定义；

2、运算放大器由直流稳压电源供电。

3、测量设计的有源低通滤波器的幅频特性。

设计工作量

1、系统整体设计；

2、系统设计及仿真；

3、在Multisim或同类型电路设计软件中进行仿真并进行演示；

4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、仿真分析、调试过程，参考文献、设计总结等。

进度安排

起止日期（或时间量）

设计内容（或预期目标）

备注

第一天

课题介绍，答疑，收集材料

第二天

设计方案论证

第三天

进行具体设计

第四天

第五天

编写设计说明书

指导老师意见

年月日

教研室意见

长沙学院课程设计鉴定表

专业

电子信息工程

班级

设计题目

指导教师意见：

评定成绩：

教师签名：

日期：

答辩小组意见：

　　　　　答辩小组长签名：

　　　　　日期：

教研室意见：

最终评定等级：

　　　　　教研室主任签名：

说明

课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“中等”、“及格”、“不及格”五等。

1电路原理及设计方案

1.1滤波器的介绍

滤波器是信号处理的重要单元，在现代电子技术中得到了广泛的应用。

按处理信号的不同，滤波器可分为模拟滤波器和数字滤波器，模拟滤波器按构成元件的不同又可分为有源滤波器和无源滤波器。

有源滤波器是指网络由电阻、电容及有源器件〔三极管、运算放大器等，通常是运算放大器）构成。

因为不用电感元件，所以免除了电感所固有的非线性特性、磁场屏蔽、损耗、体积和重量过大等缺点。

有源滤波器有许多独特的优点，如设计标准化、模块化、易于制造等。

由于运算放大器的增益和输入电阻高、输出电阻低，所以能提供一定的信号增益和缓冲作用。

并可用简单的级联得到高阶滤波器，且调谐也很方便。

有源滤波电路的用途很广，主要用于小信号处理，可作为抑制干扰、噪声、衰减无用频率信号而突出有用频率信号达到提高噪声比或选频的目的。

在实际应用中，综合考虑电路滤波特性和信号增益，一般选用有源滤波器，因此，研究其设计有很大的实际意义。

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，还可能同时采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。

1.2有源滤波器的设计

有源滤波器的设计，就是根据所给定的指标要求，确定滤波器的阶数n，选择具体的电路形式，算出电路中各元件的具体数值，安装电路和调试，使设计的滤波器满足指标要求，具体步骤如下：

（1）根据阻带衰减速率要求，确定滤波器的阶数n。

（2）选择具体的电路形式。

（3）根据电路的传递函数和归一化滤波器传递函数的分母多项式，建立起系数的方程组。

（4）解方程组求出电路中元件的具体数值。

（5）然后用multism11.0仿真，找出最佳的配置参数，以达到设计要求。

1.3设计目标与要求

根据设计内容及要求我将实验参数设计为：

截止频率f0=800HZ；

通带内电压放大倍数A0=1.5

品质因数Q=0.707

1.4二阶有源滤波器工作原理：

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。

本次课程设计采用压控电压源型设计课题。

有源二阶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。

传输函数为：

令

称为通带增益

称为等效品质因数

称为特征角频率

则

上式为二节低通滤波电路传递函数的典型表达式

注：

滤波电路才能稳定工作。

2电路参数的设计

2.1参数要求

巴特沃斯低通滤波器的幅频特性为：

，n=1，2，3，...

与低通滤波器的传输函数的通用表达式

相比，得有源二阶低通滤波器的性能参数表达式：

其中

R1+R2=R3//R4

2.2参数确定

在上述式子中共有6个未知数，三个已知量。

所以可以先取C1=C2=C,然后再计算

将

带入式中，分别可求得

=2.26KΩ

=2.49KΩ

=2.075KΩ

=1.0375KΩ

3Multisim电路仿真

3.1电路图

3.2示波器视图

由图看看出在红笔圈处可得放大倍数与设计基本一致.

3.3波特图示仪

在红笔圈处看知

在衰减—3dB时得出的上限截止频率为758.824HZ。

与当初设计的800HZ基本接近。

结论与体会

课设了两星期，学习了两个星期的。

我两学会了很多东西，培养了动手能力也为我们以后的工作打下了良好的基础。

特别是让自己清楚的认识到自己没有把所学的知识掌握好，认识到课本中有些东西是要通过自己动手才能真正的体会和吸收及理解。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，才是真正的学到了本领。

通过此次接触课程设计，提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

还好电路不是好复杂，基本上自己能解决，有些解决不了的也及时的得到了老师和同学们的帮助，顺利的完成了课程设计要求。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。

同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！

同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢

参考文献

[1]康华光电子技术基础—模拟部分高等教育出版社2006

[2]杨刚模拟电子技术基础实验电子工业出版社2003

[3]邱关源电路北京高等教育出版社2006

[4]朱彩莲Multisim电子电路仿真教程西安电子科技大学出版社2007

[5]沈明发低频电子线路实验暨南大学出版社2001