模电课程设计二阶有源带通滤波器Word文档格式.docx
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摘要!
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1有源带通滤波器理论设计1.
1.1简介1…
1.2工作原理.1..
1.3二阶有源滤波器设计方案2.
1.3.1原理图2..
1.3.2低通滤波电路2.
1.3.3高通滤波电路3.
1.3.4原件参数选取4.
2二阶有源滤波器实际仿真与测试5.
3误差分析7..
3.1元器件误差7..
3.2运放的性能7..
3.3仪器误差7..
3.4直流稳压电源供电误差7.
4直流稳压电源设计.8..
5心得体会9..
参考文献1.0
致谢11
摘要
在《模拟电子技术基础》的学习基础上，针对课设要求，设计有源带通滤波
器，计算出符合条件要求的原件参数，通过Multisim仿真和焊接完电路后的实
际测量数据，验证参数的取值。
关键词：
有源带通滤波器参数Multisim仿真
1有源带通滤波器理论设计
1.1简介
带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带阻滤波器的概念相对。
一个模拟带通滤波器的例子是电阻-电感-电容电路（RLCcircuit）。
这些滤波器也可以用低通滤波器同高通滤波器组合来产生.
1.2工作原理
一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带，例如在通带内没有增益或者
衰减，并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的
频率范围完成。
实际上，并不存在理想的带通滤波器。
滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉，尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。
这通常称为滤波器的滚降现象，并且使用每十倍频的衰减幅度dB来表示。
通常，滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好，这样滤波器的性能就与设计更加接近。
然而，随着滚降范围越来越小，通带就变得不再平坦一开始出现“波纹”。
这种现象在通带的边缘处尤其明显，这种效应称为吉布斯现象。
1.3二阶有源滤波器设计方案
1.3.1原理图
本次设计采用压控电压源二阶高通滤波电路级联压控电压源二阶低通滤波
电路级组成，原理图如下所示
图1.3有源带通滤波器原理图
132低通滤波电路
电路后半部分采用压控电压源二阶低通滤波电路过滤通带外高频信号。
电路
中同时引入了正负反馈。
当信号趋于零时，由于C4的电抗趋于无穷大，因而正
反馈很弱；
当信号趋于无穷大时，由于C3的电抗趋于零，因而U1（s）趋于零。
只
1
要正反馈引入得当，就既可能在fL-时使电压放大倍数增大，又不会因正
2nRC
反馈过强而产生自激振荡。
同相输入端电压则由集成运放和R7、R6组成的电压
源控制。
取C3=C4=C，R1=R2=R，则通带放大倍数Au1=1•旦6。
所以只有当Au1<
3时，电路才能正常工作，而不产生自激振荡。
Ra*
R7
进而竺二A"
一1二0.586——:
2。
133高通滤波电路
电路前半部分采用压控电压源二阶高通滤波电路过滤通带外低频信号。
高通
滤波电路与低通滤波电路具有对偶性，将相应的电容换成电阻，电阻换成电容，就可以得到高通滤波电路。
取C3=C4=C，Ri=R2=R，则通带放大倍数Au5=V—5，
R4
1*
设fL-（3），同样只有当只有当Au5<
3时，电路才能正常工作，
而不产生自激振荡。
Au||r-
L_fy）2*1*
若任取Q=—；
=，贝UAu5=3-一&
1.586，符合Au5<
3这一条件，
闷2Q
进而理二Au5—1=0.586——\4。
R5
U-U
0.5dB,所以20lgU^ax也
Uin
U1040
乞一3.617——5。
由1.3.2和1.3.3中分析可知
Uin1-Q
符合（5）式要求。
134原件参数选取
根据
（1）
（2）（3）（4）和f^50Hz,fH=20KHz选定相应电阻电容取值
可得
Ci=C2=100nf,R3=R8=31.83K;
R4=5.86K,R5=10K;
C3=C4=100pf,R1=R2=79.57K;
R6=5.86K,R7=10K;
再根据仿真结果及实际原件情况进行微调即可取得如图1.3中参数值。
C1=C2=100nf,R3=R8=34K;
R4=5K,R5=10K;
C3=C4=100pf,R1=R2=75K;
R6=5K,R7=10K;
2二阶有源滤波器实际仿真与测试
2玄
21
1.9
1.7
15
baiidpassfiltei'
AC.Analysis
曲雀一
1001
50-
o-
-50-
-100--
10
10Q
己厶—“*
A
lk
Frequency（Hz）
10k
100-
图2.1有源带通滤波器交流分析
图2.2截止频率fL坐标图
图2.3截止频率fH坐标图
最高输出电压放大倍数
Umax
二maxy二2.2487与理论推算
=Au5•Aui2.515
相符。
最小输出电压放大倍数约为
1.5979,与理论值
UfL
UfH
*Q1.5901相符。
UinU.
ACAnalysis
2.51
J3
1.0
500.0m-
0-
截至频率50Hz以下衰减明显，符合高通部分要求
bandpass_filtciB
£
A_
AA
A-&
-2>
■7>
■12>
□
Wk
20k301:
Frequency
40k
50：
图2.5高频交流分析
截至频率20KHz以上衰减明显，符合低通部分要求综上述说，本设计符合任务书有源带通滤波器要求。
3误差分析
3.1元器件误差
由于计算得出的元器件参数比较理想化，而实际中用的原件很难匹配所有的参数，如低通滤波器中的R1，R2,取值为80K，现实中无法买到阻值为80K的电阻，只能通过电位器的调节尽可能的接近它。
至于电容，误差更大（电容的误差在20%内便为合格）。
3.2运放的性能
本次课设用到的运放UA741CN，通用型运放，不可能达到理想运放的虚短，虚断的条件。
因此输出不可能达到理想值。
3.3仪器误差
函数发生器有50Q的内阻，示波器的本身误差示数误差以及波形的抖动造成的误差。
3.4直流稳压电源供电误差
实测所设计直流稳压电源带载情况下输出电压为正负14.8V，并非理论15V，
对放大倍数有所影响。
4直流稳压电源设计
图4电源设计原理图
经过三端变压器输出，接滤波电容，再经过三端稳压器后，输出，电压值分别为+15V和-15V。
在模电实验中，已经实际操作完成，顾不再做详细介绍。
5心得体会
本学期的模电课程，我们学习到了大量的电路分析，各种电路的应用功能，但在实际运用中却显得有点欠缺，而这次课程设计，我们学会了比较电路在实际物体模块制作过程中的使用方法，同时在资料的查阅过程中，也学会了其它电路的详细功能及使用，对于自己的实际动手能力是一个很大的提高。
学到了很多，也让我发现了自己的很多不足，特别是在实际电路的元件布局和电路参数的设定中，发现自己在很多方面都不太了解，在以后的学习中有待提高。
通过本次课程设计，作为一个团队，我们在各个方面都互相促进，在电路板的焊接方面及电路元件布局过程中，应该要先对电路进行各方面的分析，元件布局的是否合理将直接影响到电路板的焊接外观、电路板的复杂程度，所以在电路的最初设计中就应该要考虑到。
在焊接过程中，应该要遵循着做一部分完成一部分的检测的方法，以免在完
成电路板焊接后检测突然发现电路板不能正常工作，以致于无法对电路哪一部分出现问题进行修正，更进一步会导致整个电路板的毁坏。
所以在以后的电路实际制过程中，要做一部分检测一部分，这是获得的很好的经验。
本次的课程设计，对我们的实际动手能力是一个大的提高，也培养了我们查阅资料的能力，对以后的各种工作是有很大的帮助。
.2002.05
.2009.01
参考文献
[1]童诗白，华成英•模拟电子技术基础•北京：
高等教育出版社
[2]吴友宇.模拟电子技术基础•北京：
清华大学出版社2009.05
[3]邱关源，罗先觉.电路.北京：
高等教育出版社.2006.05
[4]WaltJung.运算放大器应用技术手册.北京：
人民邮电出版社
⑸冈村廸夫.OP放大电路设计.北京：
科学出版社.2008.08
致谢
在这次完成课程设计的过程中，我得到了许多人的帮助。
首先我要感谢XX老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次课程设计的有力支持，让我在理论上有了全面的认识。
在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。
同样，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我提供了很多好的想法。
最后再一次感谢所有在设计中曾经帮助过我的良师益友和同学。
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