模电课程设计多功能滤波器.doc

模电课程设计多功能滤波器.doc

《模电课程设计多功能滤波器.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模电课程设计多功能滤波器.doc（7页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

课程设计任务书

学生姓名：

杨坚专业班级：

电信1006班

指导教师：

工作单位：

信息工程学院

题目:

多功能滤波器设计仿真与实现

初始条件：

可选元件：

集成运算放大器、电阻、电位器、电容若干，直流电源，或自备元器件。

可用仪器：

示波器，万用表，直流稳压源，函数发生器

要求完成的主要任务:

（1）设计任务

根据要求，完成具有高通、低通、带通、陷波功能的滤波器电路的仿真设计、装配与调试。

（2）设计要求

①截止频率可调；

②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。

③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现系统功能。

④安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。

⑤选做：

利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。

时间安排：

1、第18周前半周，完成仿真设计调试；并制作实物。

2、第18周后半周，硬件调试，撰写、提交课程设计报告，进行验收和答辩。

指导教师签名：

年月日

系主任（或责任教师）签名：

年月日

第一章绪论

1.1有源滤波电路简介

电子技术是当今高新技术的“龙头”，各先进国家无不把它放在优先的发展的地位。

电子技术是电类专业的一门重要的技术基础课，课程地显著特点之一是它的实践性。

要想很好的掌握电子技术，除了掌握基本器件的原理，电子电路的基本组成及分析方法外，还要掌握电子器件及基本电路的应用技术，课程设计就是电子技术教学中的重要环节。

本课程设计就是针对模拟电子电路这门课程的要求所做的，同时也将学到的理论与实践紧密结合。

滤波电路是一种能使有用频率信号通过，同时抑制无用频率成分的电路。

滤波电路种类很多，由集成运算放大器、电容和电阻可构成有源滤波器。

由于有源滤波器不用电感，体积小，重量轻，有一定的放大能力和负载能力而构成得广泛运用。

由于受到集成运算放大器特性的限制，有源滤波器主要用于低频场合。

有源滤波电路有低通、高通、带通和带阻等电路。

低通滤波电路指低频信号能通过而高频信号不能通过的电路，高通滤波电路则与低通滤波电路相反，带通滤波电路是指能同过某一段的信号能通过而该频率段之外的信号不能通过的电路，带阻铝箔电路与带通滤波电路作用相反。

本次课程设计的课题是RC有源滤波器，本课程设计将就RC有源滤波器的低通、高通和带通电路的设计方法、参数计算、元件选取、电路测试制作等做详细的介绍和说明。

1.2本人的主要工作

在本次RC有源滤波器的课程设计中,本人负责了整个电路的设计实物的焊接及电路的测试整个过程。

参与了Multisim的仿真及其他各个过程,包括购买元气件。

1有源多功能可调滤波器理论设计

1.1简介

多功能滤波器要求能够实现高通、低通、带通、带阻的功能。

低通和高通很容易理解，就是某一频率以下或以上的通过，其他的衰减。

带通则是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）。

带通和带阻都可以也可以用低通同高通组合来产生。

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—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。

1.3二阶有源带通滤波器设计方案

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有源多功能滤波器原理图

1.3.2低通可调滤波电路

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。

只要正反馈引入得当，就既可能在时使电压放大倍数增大，又不会因正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。

为了达到截止频率可调的要求，这里选择调节电阻R1，R2

设，则低通滤波电路传递函数所以只有当<3时，电路才能正常工作，而不产生自激振荡。

若取品质因数，则，符合<3这一条件，进而。

1.3.3高通可调滤波电路

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，R1=R2=R，则通带放大倍数，

和低通可调滤波电路一样选择调电阻来达到调节截止频率的作用。

设，同样只有当只有当<3时，电路才能正常工作，而不产生自激振荡。

若任取，则，符合<3这一条件，进而。

又因为任务书中要求带内电压变化小于0.5dB,所以，变形可得，因为由前面分析可知，所以。

由1.3.2和1.3.3中分析可知符合（5）式要求。

1.3.4原件参数选取

根据

（1）

（2）（3）（4）选定相应电阻电容取值可得

C1=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。

R1,R2,R3,R8都取的是1M的电位器；

C1=C2=100nf,

R4=5K,R5=10K;

C3=C4=100pf,

R6=5K,R7=10K;

1.3.5带通可调滤波电路

带通可调滤波电路可用低频可调滤波电路和高频可调滤波电路级联来完成。

1.3.5带阻可调滤波电路

带阻可调滤波电路可用低频可调滤波电路和高频可调滤波电路并联来完成。