有源低通滤波器的课程设计-四阶巴特沃斯滤波器复习过程

电气工程学院

有源低通滤波器课程设计

设计题目：有源低通滤波器设计

学号：

姓名：

同组人：

指导教师：

设计时间：2012年11月20号

设计地点：电气学院实验中心

姓名学号

课程设计题目：有源低通滤波器设计

课程设计答辩或提问记录：

成绩评定依据：

课程设计预习报告及方案设计情况（30％）：

课程设计考勤情况（15％）：

课程设计调试情况（30％）：

课程设计总结报告与答辩情况（25％）：

最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）

指导教师签字：

年月日

学生姓名：指导教师：

一、课程设计题目：

有源低通滤波器设计

二、课程设计要求

1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，独立进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整；

2. 查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数，对设计方案进行仿真；

3. 完成预习报告，报告中要有设计方案，设计电路图，还要有仿真结果；

4. 进实验室进行电路调试，边调试边修正方案；

5. 撰写课程设计报告——最终的电路图、调试过程中遇到的问题和解决问题的方法。

三、进度安排

1．时间安排

序号内容学时安排（天）

1 方案论证和系统设计 1

2 完成电路仿真，写预习报告 1

3 电路调试 2

4 写设计总结报告与答辩 1

合计 5

设计调试地点：电气楼410

2．执行要求

课程设计共5个选题，每组不得超过2人，要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的详细电路（包括计算和器件选型）。严禁抄袭，严禁两篇设计报告雷同。

摘要

滤波器用于对信号的频率具有选择性的电路，它的功能是使特定频率范围内的信号通过，有源滤波器被广泛用于信息处理、数据传送等电路中。在对二阶有源低通滤波器的原理进行分析的基础上，采用2个2阶低通滤波电路级联的方案，设计了基于巴特沃斯逼近的4阶有源低通滤波器。在Multisim软件中使用虚拟示波器、波特图示仪等设备，对设计的滤波器的交流特性进行仿真，并对仿真结果进行了分析，其交流特性符合理论设计，具有一定的参考价值。

关键词：滤波器，有源低通，巴特沃斯，multisim

Abstract

Abstract：Filter is the circuit which has a selective for the frequency of signals，its function is to make a specific range offrequency through．Source filter is widely used for information processing and data transmission circuit．Based on the analysis of principle of 2nd Source low passed filter，by using the Scheme of cascading two 2nd source low-passed filter and themethod of examining the table，the 4nd source low-passed filter based on Butterworth is designed．By using the oscilloscopeand Bode plotter in Multisim ，the AC Features of this Filter was Simulated，and the sim ulation results were analyzed，it SAC features met with theory design and has certain reference value．

Key words: Source low—passed filter，Butterworth，Multisim

目录

摘要 (3)

Abstract (3)

目录 (4)

第一章系统方案设计 (1)

1.1 滤波器介绍 (1)

1.2 有源低通滤波器的设计要求 (1)

1.2.1设计内容 (1)

1.2.2设计要求 (1)

1.2.3元器件 (1)

1.2.4考核标准 (1)

1.3芯片介绍 (2)

1.4有源低通滤波器的设计原理 (2)

1.5有源低通滤波器的设计方案 (3)

第二章仿真 (5)

2.1仿真电路图 (5)

2.2 仿真结果分析 (5)

2.2.1瞬态特性分析 (5)

2.2.2频率特性分析 (7)

第三章电路调试 (10)

3．1实物面包板图 (10)

3．2调试最终元器件阻值 (11)

3．3 PCB制版 (12)

第四章结论 (13)

第五章心得体会与建议 (14)

参考文献 (15)

附录1：元器件清单 (16)

第一章系统方案设计

1.1 滤波器介绍

滤波器用于对信号的频率具有选择性的电路，它的功能是使特定频率范围内的信号通过，而阻止其他频率的信号通过。有源滤波器具有设计标准化、模块化、易于制造等优点，因此被广泛用于信息处理、数据传送和抑制干扰等电路中。

低通滤波器分为无源和有源两种。无源滤波器是由电感、电容及电阻构成的，由于受到尺寸和实际性能的限制，电感在某些频率范围不太适用，因此，近几年来有一种趋向, 即用能模拟电感效应的有源器件来代替电感。

几种低通原型滤波器是现代网络综合法设计滤波器的基础，各种低通、高通、带通、带阻滤波器大都是根据此特性推导出来的。正因如此，才使得滤波器的设计得以简化，精度得以提高。

理想的低通滤波器应该能使所有低于截止频率的信号无损通过，而所有高于截止频率的信号都应该被无限的衰减，从而在幅频特性曲线上呈现矩形，故而也称为矩形滤波器（brick- wallfilter）。遗憾的是，如此理想的特性是无法实现的，所有的设计只不过是力图逼近矩形滤波器的特性而已。根据所选的逼近函数的不同，可以得到不同的响应。虽然逼近函数多种多样，但是考虑到实际电路的使用需求，我们通常会选用“巴特沃斯响应”或“切比雪夫响应”。

“巴特沃斯响应”带通滤波器具有平坦的响应特性，而“切比雪夫响应”带通滤波器却具有更陡的衰减特性。所以具体选用何种特性，需要根据电路或系统的具体要求而定。

1.2 有源低通滤波器的设计要求

1.2.1设计内容

设计一个有源低通滤波器。

1.2.2设计要求

要求截止频率20k赫兹。

1.2.3元器件

①运算放大器LM324二片；

② 9012三极管；

③ 9013 三极管；

④电阻若干；

⑤电容若干；

1.2.4考核标准

①预习方案报告；

②独立设计；

③独立调试；

④验收；