切比雪夫滤波器设计正文docWord文档下载推荐.docx
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1.总体设计方案
1.1设计要求
完成电路设计；
学习使用计算机画电路图；
学会使用PROTEL软件画电路图，制作PCB板；
还要学会使用Tina，Multisim等仿真软件，用Multisim仿真软件在电脑上做仿真实验，并能根据实验结果作出相应的分析。
最后绘制原理图和仿真出输入输出曲线图及频率响应曲线图，并把仿真结果以报告的形式做出来。
1.2设计路线
1）滤波器是对输入信号的频率具有选择的的一个二端口网络，它允许某些频率次（通常是某个频率范围）的信号通过，而其他频率的信号幅值均要受到衰减或抑制。
这些网络可以由RLC元件或RC元件构成的无源滤波器，也可以由RC元件和有源器件构成的有源滤波器。
根据频幅特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可以分为低通滤波器，高通滤波器，带通滤波器和带阻滤波器四种。
从实现方法上可以分为FIR,IIR滤波器。
2）切比雪夫滤波器：
是在通带或阻带上频率响应幅度等波纹波动的滤波器。
切比雪夫滤波器和理想滤波器的频率响应曲线之间的误差最小，但是在通频带内有幅度波动。
这种滤波器来自切比雪夫多项式，因此得名。
2.单元模块设计
2.1原理设计
2.1.1实现原理
采用切比雪夫多项式来逼近所希望的
。
切比雪夫滤波器的
在通带范围内是等幅起伏的，所以在同样的通常内衰减要求下，其阶数较巴特沃兹滤波器要小。
切比雪夫滤波器的振幅平方函数为
…………
（1）式中
Ωc—有效通带截止频率
—与通带波纹有关的参量，
大,波纹大0<
<
1
VN（x）—N阶切比雪夫多项式
…………
（2）
|x|≤1时,|VN（x）|≤1
|x|>
1时,|x|↗,VN（x）↗
切比雪夫滤波器的振幅平方特性如图所示,通带内，
的变化范围为1（max）→
（min）
时，|x|>
1,随
↗，
→0（迅速趋于零）
当
=0时，
…………（3）
N为偶数，cos2（
）=1，得到min，
·
（4）
N为奇数，cos2（
，得到max，
…………（5）
图
（1）切比雪夫滤波器的振幅平方特性
2.1.2相关参数的确定:
a、通带截止频率：
预先给定
b、
与通带波纹有关的参数,通带波纹表示成
…………（6）
所以,
给定通带波纹值
分贝数后，可求得
c、阶数N:
由阻带的边界条件确定。
、A2为事先给定的边界条件,即在阻带中的频率点处
要求滤波器频响衰减到1/A2以上。
…………（7）
…………（8）
因此，要求阻带边界频率处衰减越大，要求N也越大，参数N，
给定后，查阅有关模拟滤波器手册，就可求得系统函数Ha（s）。
2.2元件及参数
2.2.1设计参数：
通带内：
f≤fp=10kHz衰减量：
Ap=0.044dB[p≤10%]
通带外：
f≥fs=20kHz衰减量：
As=30db
阻抗匹配：
R1=R2=R0=600
2.2.2元件值的计算：
①由求：
=20/10=2。
②求阶数n:
因此阶数取n=5.
③求实际截止频率
所以
④求辅助系数
⑤求元件系数Dm.
由于
即
；
⑥求基准电感Lo和基准电容Co.
⑦求实元件值。
2.3电路实现
2.3.1原理图
用仿真软件Multisim制作的原理图如图2.
图2（切比雪夫滤波器原理图）
2.3.2频率响应特性曲线
用仿真软件Multisim制作的频率响应特性曲线图3如下。
图3（频率响应特性曲线）
2.3.3仿真实验
⑴当输入频率为100Hz时de输出曲线如图4.
图4（输入频率为100Hz时，输出曲线图）
⑵当输入频率为1KHz时的输出波形如图5.
图5（输入频率为1KHz时的输出曲线）
⑶当输入频率为5KHz时的输出波形如图6.
图6（输入频率为5KHz时的输出曲线）
⑷当输入频率为10KHz时的输出波形如图7。
.图7（输入频率为10KHz时的输出曲线）
⑸当输入频率为15KHz时的输出波形如图8。
图8（输入频率为15KHz时的输出曲线）
⑹当输入频率为27KHz时的输出波形如图9。
图9（输入频率为27KHz时的输出曲线）
2.3.4实验结果分析
通过Multisim仿真软件仿真出的频幅特性曲线和输入输出仿真可以分析出，切比雪夫滤波器在频率小于10KHz时，对输入信号几乎没有衰减;
然而在频率大于10KHz时，对输入信号衰减非常严重;
当输出信号的频率在大于20KHz以后，几乎没有输出。
这样的结果正好与我们设计初衷通低频阻高频一致。
3.设计总结
在本次课程设计中遇见的很多困难，但是在老师的指导下，在团队共同协作下，让我有机会在困难中艰难前行寻找真理的感觉却是美好的。
首先是查阅资料的问题，虽然以前经常上网，但是收集有用信息的能力方面还是非常的欠缺。
其次是使用计算机仿真的问题，以前虽然听老师介绍过Multisim，但是一直没有用过。
所以实际应用还是第一次，很多细节都掌握不好，还好在老师的帮助下，参考了一些网上资料，完成了电路图的绘制。
下一步就是通过仿真的到频幅特性曲线，设置的电源参数是一个难点，其他的都还顺利。
在完成设计报告的时候参考了很多资料，也学会了在WORD中输入数学公式的方法。
困难越多，得到的就越多。
从无到有是每个人都要经历的过程，人正是在这种过程取得进步，这次的课程设计便是一个从五到有的过程，第一次做这个，虽然付出的多，但得到的也让我欣慰。
总的来说，虽然设计过程中充满了艰辛与无奈，但是最后成功的结束还是让我受益匪浅。
4、参考文献
[1]（日）森荣二著．LC滤波器设计与制作[M].北京：
科学出版社，2006.1
[2]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程[M]北京：
电子工业出版社出版，2005.1.90-91
[3]MiroslavD.Lutovac.信号处理——滤波器设计[M]北京：
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[4]孙力维.电子滤波器设计[M]北京:
科学出版社.2008.10.26
[5]周利清.信号处理与引论.北京：
电子工业出版社2005.4.100-240
[6]蔡明生.电子设计.北京：
高等教育出版社.2004.1.255-258
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