低通50Hz陷波器课程设计报告
50Hz陷波器设计(matlab)
源代码：%陷波器的设计%陷波器的传输函数为% B(1/z) (z-exp(j*2*pi*f0))*(z-exp(-j*2*pi*f0))%H(z) = -------- = --------------------------------------------% A(1/z) (z-a*exp(j*2*pi*f0))*(z-a*exp(-j*2*pi*f0))%其中f0为陷波器要滤除信号的频率，a为与陷波器深度相关的参数，a越大，深度越深。
%%已知信号中50Hz工频干扰，信号为x=sin(2*pi*50*n*Ts)+sin(2*pi*125*n*Ts);%要求通过陷波器滤除50Hz干扰信号%参数设置：采样率Ts=0.001s，采样长度：512点clf;clear;%设置初值f0=50;Ts=0.001;fs=1/Ts;NLen=512;n=0:NLen-1;%陷波器的设计apha=-2*cos(2*pi*f0*Ts);beta=0.96;b=[1 apha 1];a=[1 apha*beta beta^2];figure(1);freqz(b,a,NLen,fs);%陷波器特性显示x=sin(2*pi*50*n*Ts)+sin(2*pi*125*n*Ts);%原信号y=dlsim(b,a,x);%陷波器滤波处理%对信号进行频域变换。
xfft=fft(x,NLen);xfft=xfft.*conj(xfft)/NLen;y1=fft(y,NLen);y2=y1.*conj(y1)/NLen;figure(2);%滤除前后的信号对比。
subplot(2,2,1);plot(n,x);grid;xlabel('Time (s)');ylabel('Amplitude');title('Input signal');subplot(2,2,3);plot(n,y);grid;xlabel('Time (s)');ylabel('Amplitude');title('Filter output');subplot(2,2,2);plot(n*fs/NLen,xfft);axis([0 fs/2 min(xfft) max(xfft)]);grid;xlabel('Frequency (Hz)');ylabel('Magnitude (dB)');title('Input signal');subplot(2,2,4);plot(n*fs/NLen,y2);axis([0 fs/2 min(y2) max(y2)]);grid;xlabel('Frequency (Hz)');ylabel('Magnitude (dB)');title('Filter output');100200300400500600-2-112Time (s)A m p l i t u d eInput signal100200300400500600-2-112Time (s)A m p l i t u d eFilter output010020406080100120M a g n i t u d e (d B )010020406080100120M a g n i t u d e (d B )。
低通50HZ陷波器
XXXXXXXXXXXXXX
目录
1
题目简介 设计内容及要求 相关概念 设计方法 参考文献
2
3 4 5
1
题目简介
数字陷波器：用在电路上滤除不需要的频率的信号，比如在带通滤 波器通频带的边缘外加陷波器通常是串联一个并联谐振回路，或并 联一个串联回路，它们的谐振频率就是要滤除的频率，在电视机电 路中频部分很常见。陷波器是一种特殊的带阻滤波器，其阻带在理 想情况下只有一个频率点，因此也被称为点阻滤波器。这种滤波器 主要用于消除某个特殊的频率干扰，例如在各种测量仪器和数据采 集系统中用于消除电源干扰的工频陷波器。数字陷波器一般为IIR滤 波器。由于陷波器频率特性的特殊性，它除了可采用双线性变换进 行设计外，还可以采用所谓零极点累试的方法进行设计。
2
设计内容及要求
1.掌握有源滤波电路的设计方法 2.掌握二阶有源带阻滤波器电路的设 计方法 3.了解有源滤波电路的性能特点 4.了解二阶有源带阻滤波器的性能特 点 5.掌握有 有源滤波电路：若滤波电路含有有源元件（双极型管、单极型
管、集成运放）组成，成为有源滤波电路
XXXX年 XXXX年
• 有源滤波器：有运算放大器和阻容元件组成的选频网络。用于传输有用频段
的信号，抑制或衰减无用频段的信号。滤波器阶数越高，性能越逼近理想滤 波器特性。
• 低通滤波器（LPF）：低通滤波器是一种用来传输低频段信号，抑制高频段
信号的电路。当信号的频率高于某一特定的截止频率1pf时，通过该电路的信 号会被衰减（或被阻止），而低于1pf的信号通过该滤波器。
1、放大电路设计。 2、有源滤波电路设计。 低通滤波器（LPF）：低通滤波器是一种用来传输低频段信号，抑 制高频段信号的电路。当信号的频率高于某一特定的截止频率 时， 通过该电路的信号会被衰减（或被阻止），而低于 的信号通过该 滤波器。 3、有源帯阻滤波电路设计 。
陷波器设计
数字信号处理课程设计报告书题目陷波器设计课程设计任务书课题题目摘要随着数字技术的发展，数字滤波器在许多领域得到广泛的应用。
它是通信、语言、图像、自动控制、雷达、航空航天、生物医学信号处理等领域中的一种基本处理部件，具有稳定性好、精度高、灵活性大等突出优点。
在信号采集时，往往受到50Hz电源频率干扰，尤其是在供电系统不稳定、外界环境适应性差时严重影响要采集信号的正确判断。
本设计研究一种在MATLAB语言环境下分别用IIR和FIR滤波器设计方法设计实现一个数字陷波器，并将设计的滤波器应用到混合的正弦信号，通过仿真测试，用两种方法设计的滤波器可以很好的消除50Hz的工频干扰，并分析比较了各种方法所设计的陷波器性能。
在设计IIR数字陷波器过程中,是用椭圆数字陷波滤波器的设计方法，而FIR数字陷波器的设计主要用窗函数法、频率采样法及等波纹逼近法。
FIR滤波器可以得到严格的线性相位，但它的传递函数的极点固定在原点，只能通过改变零点位置来改变性能，为了达到高的选择性，必须用较高的阶数，对于同样的滤波器设计指标，FIR滤波器要求的阶数可能比IIR 滤波器高5～10倍。
IIR滤波器的设计可以利用模拟滤波器的许多现成的设计公式、数据和表格，计算的工作量较小。
关键词数字陷波器；50Hz工频干扰；IIR和FIR滤波器目录课程设计任务书 (I)摘要 (II)1设计概述 (1)1.1设计背景 (1)1.2设计目的 (1)1.3设计内容及要求 (1)2设计方案及实现 (2)2.1总体方案设计 (2)2.2设计原理 (2)2.2.1数字陷波器原理 (2)2.2.2IIR数字陷波器原理 (3)2.2.3FIR数字陷波器原理 (3)3设计结果分析 (8)3.1IIR数字陷波器设计 (8)3.2FIR数字陷波器设计 (10)3.2.1用窗函数法设计陷波器 (10)3.2.2频率采样法设计陷波器 (12)3.2.3基于切比雪夫等波纹逼近法 (13)4总结 (16)1 设计概述1.1 设计背景在我国采用的是50Hz 频率的交流电，所以在平时需要对信号进行采集处理和分析时，常会存在50Hz 的工频干扰，对我们的信号处理造成很大干扰，因此50Hz 陷波器在日常成产生活中被广泛应用，其技术已基本成熟。
低频课程设计报告
低频课程设计报告一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握XX学科的基本概念、原理和方法，能够运用所学知识解决实际问题。
具体来说，知识目标包括：掌握XX学科的基本概念、原理和方法；了解XX学科的发展历程和现状。
技能目标包括：能够运用XX学科的知识解决实际问题；具备良好的科学思维能力和创新意识。
情感态度价值观目标包括：培养学生对XX学科的兴趣和热爱；增强学生的社会责任感和使命感。
二、教学内容根据课程目标，本课程的教学内容主要包括XX学科的基本概念、原理和方法，以及实际应用案例。
教学大纲将按照教材的章节进行安排，每个章节都会有详细的内容介绍和知识点讲解。
具体的教学内容如下：1.第一章：XX学科的基本概念和原理介绍XX学科的基本概念，如XX、XX、XX等；阐述XX学科的基本原理，如XX原理、XX定律等。
2.第二章：XX学科的方法和技术讲解XX学科的方法和技术，如XX方法、XX技术等，并分析其在实际中的应用。
3.第三章：XX学科的实际应用案例分析XX学科在实际应用中的案例，如XX、XX、XX等，引导学生学会运用所学知识解决实际问题。
三、教学方法为了达到课程目标，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
具体方法如下：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握XX学科的基本概念、原理和方法。
2.讨论法：引导学生进行思考和讨论，培养学生的科学思维能力和创新意识。
3.案例分析法：分析实际应用案例，使学生学会运用所学知识解决实际问题。
4.实验法：通过实验操作，使学生更好地理解XX学科的原理和方法。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，作为学生学习的主要参考资料。
2.参考书：提供相关的参考书籍，拓展学生的知识面。
3.多媒体资料：制作精美的多媒体课件，辅助讲解和展示教学内容。
4.实验设备：准备充足的实验设备，保证实验教学的顺利进行。
电子线路设计02-50Hz信号陷波电路的设计
电子线路设计与制作
【实验题目】：50Hz工频干扰信号的陷波电路设计与实现
【实验目的】：
通过该题目的设计和制作实践，了解双T型带阻滤波器的一般模型和工作原理，并进行电路的设计和调试，掌握函数信号发生器的使用方法，掌握示波器的使用方法，通过实验结果更加深入理解模拟电子线路及技术的理论，培养学生自己动手进行单元电路设计与制作的能力，增进工程实践能力。
【设计内容及要求】：
①基本设计内容
设计与制作一个50Hz信号的陷波电路，主要技术指标：
1.采用双T型电路实现50hz 陷波功能
2.函数信号发生器选择正弦波档位，输出信号频率范围：30Hz<fo <70Hz
3.使用示波器观察陷波后的波形，实现陷波功能
②设计要求
带有正反馈的双T陷波电路
图1
双T网络电路可视为由两个单T网络并联而成：一个单T网络由两个电阻R 和电容2C组成，是一个低通滤波器；另一个单T网络由余下两个电容C和电阻R/2组成，是一个高通滤波器。
1.电路能够滤除频率为的信号，设计电路并计算所用元件的参数值，如
没有图中所示的阻容参数值，可采用电阻串并联，电容串并联的方法解决。
2.画出50Hz 陷波电路的原理图并进行焊接调试。
3.用函数信号发生器输出规定频率信号给陷波电路，并用示波器观察波形和陷波结
果。
4.撰写实验报告。
自适应陷波器课程设计
一．课程设计的主要内容与基本要求：
1.1 主要内容
在通信系统和电子系统中，经常会受到诸如 50Hz 工作频率等单频或窄带干扰的影响。 这种干扰的存在，严重影响了信号接收或检测的可靠性和正确性，需要采用自适应信号 陷波器消除此干扰。当自适应噪声抵消系统的参考输入为单一频率正弦信号时，则系统 可以构成自适应信号陷波器。本设计主要内容是在掌握自适应滤波器原理的基础上，设 计一个陷波器，从宽带滤去单一音频信号干扰。 方案的选择：
主要参考资料：
1. 胡广书. 现代信号处理教程. 清华大学出版社. 2005.06 2. 高西全. 数字信号处理. 西安电子科技大学出版社. 2009.01 3. matlab 信号处理相关书籍 4. 相关网络资源 685 5. /bookfiles/734/10073422620.shtml
其中 x(k)是带有特定频率干扰的信号，也即输入的原始信号，可见它是从自适应滤波 器的期望信号端输入的；而 sin(2π f0/fs k)和 cos(2π f0/fs k)，是我们已知的频 率为 f0 的干扰信号（其中 fs 是采样率），将它们分别乘以 W1 和 W2 进行适当的线性组 合，就可以使其输出 y(k)接近实际的干扰，最后输出的误差 e(k)就是我们感兴趣的信 号。如何进行 W1 和 W2 的选择这其实是自适应算法需要完成的工作，具体来说就是采用 某种准则来构建一个关于误差 e(k)的函数，通过是误差 e(k)最小化来求得 W1 和 W2，最 常用的准则就是使误差的均方和最小。
当我们知道原始信号里的干扰信号频率是多少时例如最常见的50hz工频干扰这时我们只需要知道这个干扰信号的相位和幅度然后就可以完全的再现这个干扰信号然后我们就可以直接的从原始信号中将其减去从而就得到了我们想要的信号成分
50hz陷波器课程设计
50hz陷波器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解50Hz陷波器的基本原理，掌握其电路构成及工作原理。
2. 学生能掌握陷波器的设计方法，包括电路参数的计算和元件的选择。
3. 学生了解50Hz陷波器在实际应用中的功能，如消除电力线干扰等。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计并搭建一个简单的50Hz陷波器电路。
2. 学生能够运用示波器、信号发生器等仪器，测试陷波器的性能，并分析测试结果。
3. 学生能够通过团队合作，解决在设计过程中遇到的问题，提高实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子技术的兴趣，增强学习动力，培养创新意识。
2. 学生在学习过程中，养成积极思考、主动探究的良好习惯。
3. 学生通过合作学习，培养团队精神，提高沟通与协作能力。
本课程针对高中电子技术课程，结合学生已有知识基础和认知特点，注重理论与实践相结合，培养学生实际操作能力和团队协作精神。
通过本课程的学习，学生能够掌握50Hz陷波器的设计与应用，为后续电子技术课程打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 50Hz陷波器的基本原理：介绍陷波器的作用、原理，以及其在电子技术中的应用。
2. 陷波器电路构成及工作原理：详细讲解陷波器的电路构成，包括电阻、电容、运算放大器等元件的作用，以及陷波器的工作原理。
3. 电路参数计算与元件选择：教授如何根据实际需求计算陷波器的电路参数，并指导学生进行元件的选择。
4. 50Hz陷波器设计方法：分析不同类型的陷波器设计方法，以实例形式讲解具体设计步骤。
5. 陷波器性能测试与评估：介绍测试陷波器性能的仪器及方法，如示波器、信号发生器等，并教授如何分析测试结果。
6. 实际应用案例分析：通过分析陷波器在实际应用中的案例，使学生更好地理解其功能。
教学内容安排和进度：1. 第1课时：50Hz陷波器基本原理及作用。
2. 第2课时：陷波器电路构成及工作原理。
3. 第3课时：电路参数计算与元件选择。
(完整word版)50HZ自适应陷波器
一 课题意义的及要求陷波器也叫带阻滤波器，能保证在其他频率信号不损失的情况下，有效地抑制输入信号中某一频率的干扰。
由于我国采用的是50Hz 的交流电，所以在平时需要对信号进行采集处理和分析时，经常会存在50Hz 工频干扰，对于信号的处理造成很大的干扰，于是，很有必要设计50Hz 的陷波器。
采用自适应滤波组成的陷波器，与一般硬件组成的固定网络的陷波器比较，它既能自适应地准确跟踪干扰频率又容易控制带宽。
在本次设计中，应用自适应滤波器滤除输入随机信号中的50Hz 工频干扰，并分析比较了不同算法在此设计中的优缺点，及在何种参数下效果最优和那一种机构更适合此设计。
二 自适应陷波器原理自适应陷波器原理图其原始输入为任意信号s(t)与t 0cos ω单频干扰的叠加，经采样后送入k d 端，k d =k d +)cos(0kt ω。
参考输入分两路，其中一路经︒90向移，两路都经过采样后加到1x 及2x 端，它门分别是)c o s (0,1φω+=kt c x k)sin(0,2φω+=kt c x k所以，采用两个权可以使组合后的正弦波的振幅和相位都能加以调整，而两个权也意味着有两个自由度待调整。
经过k k x w ,1,1与k k x w ,2,2相加得到k y ，其相位和振幅得到相应调整后可与原输入中的干扰分量相一致，使输出k e 中的0 频率的干扰得以抵消，达到陷波的目的。
三 结构及方法的选择自适应滤波器的结构有横向滤波器和格型结构，用自适应横向滤波器实现陷波，比较简单且易于实现，而格型滤波器的计算复杂，不易于实际运用。
故本设计中选择横向滤波器结构。
在算法选择方面，分别对LMS 算法，RLS 算法， 进行了仿真实验。
比较了其优劣。
四 LMS 算法不同参数的实验结果分析3.1带有50Hz 工频干扰的随机信号及其功率谱图3.2不同步长对输出结果的影响下图依次是u =0.003，u =0.03 u =0. 3时的输出功率谱图观察得出当u比较小，取0.003时，对干扰信号的削弱比较小，对干扰信号临近频率的信号削弱也很小，随着u的不断增大，对50Hz干扰信号的削弱越来越强，但同时对临近信号的影响也越大。
50hzrlc波器波器设计
50hzrlc波器波器设计
波器设计是一个涉及到电子电路和信号处理的复杂领域。
在设计50Hz RLC波器时，我们需要考虑到滤波器的类型（低通、高通、带通或带阻）、所需的通频带范围、阻带范围、通带和阻带的衰减要求、输入输出阻抗匹配等因素。
首先，我们需要确定所需的滤波器类型。
如果我们需要一个低通滤波器来滤除50Hz附近的信号，我们可以选择合适的电感、电容和电阻值来构建一个RLC低通滤波器。
同样，如果我们需要一个高通滤波器来滤除50Hz以下的信号，我们可以选择合适的元件值来构建一个RLC高通滤波器。
其次，我们需要考虑通带和阻带的要求。
通带是指允许通过的频率范围，阻带是指需要被滤除的频率范围。
我们需要根据这些要求选择合适的元件值来实现所需的通带衰减和阻带衰减。
此外，我们还需要考虑元件的质量因数（Q值），Q值可以影响滤波器的带宽和频率响应特性。
通过选择合适的Q值，我们可以调节滤波器的性能以满足设计要求。
最后，我们需要进行电路仿真和实际测试，以验证设计的性能是否符合预期。
在实际测试中，我们可能需要微调元件值以达到最佳的滤波效果。
总的来说，设计50Hz RLC波器需要综合考虑滤波器类型、通带和阻带要求、元件的Q值以及电路仿真和实际测试等多个方面，以确保设计的滤波器能够有效地滤除50Hz附近的信号。
陷波器
设计题目：陷波器的设计及仿真1、绪论：设计的目的与意义：陷波器也称带阻滤波器，能在保证其他频率的信号不损失的情况下，有效的抑制输入信号中某一频率信息。
当电路中需要滤除存在的某一额定频率的干扰信号时经常用到，另外生活中，在有线电视屏蔽某个台或滤除高频信号中的混跌噪声时也能起到很好的作用。
陷波器发展到现在已相对成熟，在电路的各个领域都得到广泛应用。
由于我国采用的是50hz频率的交流电，所以在平时需要对信号进行采集处理和分析时，常会存在50hz的工频干扰，对我们的信号处理造成很大干扰，于是我们本次已滤除50hz工频产生的干扰为例，对陷波器进行电路设计，原理分析及multisim仿真。
2、设计原理：本次设计的陷波器主体包括三部分内容：选频部分、放大器部分、反馈部分。
设计时采用双T型带阻滤波器为基础并加入压控反馈得到.此陷波器具有良好的选频特性和比较高的Q值，电路原理图如图1所示：图1 双T 型带阻滤波器电路原理图根据图1所示，对于A 点求节点电流方程（1）有：()()()0200=-+-+-n U mU sC U U sC U U A A A i（1）同样，对于B 点求节点电流方程（2）有： ()()()000=-+-+-sC U mU n U U n U U B B B i（2）同样，对于C 点有节点电流方程（3）： ()()00B 0A =-+-n U U sC U U(3) 式中212R R R m +=，R n 1=。
由上述的（1）、（2）、（3）式可以得到此电路的传输函数为()()C n s m s C n s snC m C s n C s n U U s G i -+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-+++==14C n 14)(22222222220 此时令ωj =s 得 ωωωωωωω0202202)1(4)(G m j j ----=其中RC 10=ω。
当0ωω=时）（ωj G =0，此时能滤除RCf π210=的频率，而对于其他频率，）（ωj G 约为1，能很好的使其他频率的信号通过。
9、50HZ陷波器的选用
对于50Hz 陷波器来说，陷波器的中心频率为50Hz ，中心角频率为100 rad/s 一、50Hz 双T 陷波器1结合可用的电容电阻，决定R 、C 值。
于是先选定C3值约为10/50＝0.2 uF ，于是C1=C2=0.1uF 则可以求出R ：这里可选电阻为R ＝31.8k （考虑电阻精度偏差可选取）R4、Rf 决定了Q 值，Q 值越大，陷波宽带越窄，因此根据公式可知当A<2且接无限近于2时，Q 越大。
于是可知Rf/R4<1且无限接近于1但实际上由于元件精度与及元件非理想元件，这会使得陷波的中心频率不是落在50Hz ，因此为减少实际的误差，Q 不宜取太大于是可选电阻为Rf ＝4.7k ，R4＝4.75k于是可得电路图如下：用ORCAD 仿真可得：从仿真效果来看，中心频率接近与50Hz，且可以有效陷波。
二、可调Q值50Hz双T陷波器由公式可知，R、C的选取与第一个相同，于是可取值为：R=31.8k，C＝0.1uFR1,R2可以用一个4k电位来取代，用来调节Q值。
以下用两种不同比值调试：R1:R2=1:3999时有对应仿真结果：R1：R2＝50：3950时有对应仿真结果：由此可见这种结构的电路可以调节其Q值，从而使调节带宽，当中心频率接近50Hz时，可调节Q，使带宽展宽，从而达到滤除50Hz干扰目的。
三、带通与加法器构成的50Hz陷波器由公式可知，这种滤波器的中心频率确定由C、R1、R2、R5决定，其中2R1=R5，C约为0.2uF，取0.22uF，当R1》R2时，调节R2可以调节中心频率。
于是取R1=200k，R5＝400k，通过计算可得R2＝524.7，用1k的可调电阻就可以使调节中心频率。
于是电路图如下：调试结果：得出较好的滤波效果。
低通滤波器课设报告
低通滤波器课设报告一、引言二、设计原理1.低通滤波器的基本原理2.数字低通滤波器的设计基于数字信号处理的低通滤波器设计主要包括滤波器阶数、截止频率和滤波器类型的选择。
我们选择了一个二阶巴特沃斯滤波器作为我们的设计方案。
巴特沃斯滤波器具有频率响应平坦、相移小等特点，适用于对信号频率限制要求较高的场景。
三、系统设计和实现1.系统概述我们的低通滤波器系统采用了FIR滤波器结构，即有限脉冲响应滤波器。
采用FIR滤波器可以实现较好的抗混叠性能和线性相位响应。
2.系统设计流程系统设计流程包括滤波器参数选择、滤波器结构设计、滤波器系数计算以及滤波器性能评估。
我们通过MATLAB软件进行了系统设计和模拟验证。
3.系统实现我们使用MATLAB软件的DSP工具箱进行了滤波器设计和测试。
首先，我们选择了二阶巴特沃斯滤波器的类型，并设置了合适的截止频率和通带以及阻带的衰减比。
然后，利用MATLAB的FIR1函数计算出滤波器的系数。
最后，我们通过输入不同频率的信号来测试滤波器的性能。
四、实验结果和分析1.滤波器频率响应测试我们首先输入了一个频率为1kHz的正弦信号，并记录了滤波器的输出结果。
然后，我们通过FFT变换将信号频谱进行分析，并绘制出滤波器的频率响应曲线。
结果显示，在截止频率以下，滤波器的增益逐渐降低；而在截止频率以上，滤波器的增益基本为0，实现了对高频信号的滤除。
2.滤波器相位响应测试我们进一步测试了滤波器的相位响应。
通过将信号经过滤波器后，记录滤波器的输出信号和输入信号之间的相位差，并绘制出相位响应曲线。
结果显示，滤波器具有较小的相移，适用于对相位要求较高的应用。
3.滤波器性能评估我们对滤波器的性能进行了评估。
通过输入不同频率和幅度的信号，并测量滤波器的输出信号的频率和幅度响应，评估滤波器的失真程度和频率特性。
结果显示，滤波器具有良好的频率特性和信号失真程度。
五、总结与展望通过本次低通滤波器课设，我们设计并实现了一个基于数字信号处理的低通滤波器。
低通50Hz陷波器课程设计报告
中南民族大学电子技术课程设计报告题目学院专业年级姓名学号指导教师年月日指导教师评语：总分：指导教师签名：电子技术课程设计任务书设计题目：（选题题目）学生姓名：学号：专业班级：一、设计条件1．可选元件（1）选题规定的“可选、限选元件”（2）电阻、电容、电感、电位器等，按需使用（3）自备元件2．可用仪器万用表，示波器，交流毫伏表，信号发生器，直流稳压电源二、设计任务及要求1．设计任务根据技术要求和已知条件，完成选题电路的设计、装配与调试。
2．设计要求（1）选题规定的“设计内容和要求”；（2）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。
包括：计算电路元件参数、选择元件、画出总体电路原理图；（3）用软件仿真整体或部分核心实验电路，得出适当结果；（4）装配、调试作品，按规定格式写出课程设计报告书。
三、时间安排1．第12周前：布置设计任务，讲解设计要求、实施计划、设计报告等要求。
2．第14周前：理解课题要求，准备元器件。
3．第15～16周：资料查阅，方案设计，模拟仿真，实际制作。
4．第17～18周：完成设计与制作，答辩，提交设计报告。
指导教师签名：年月日一、 实验名称低通50Hz 陷波器二、实验要求设计一个低通50Hz 陷波电路，要求直流稳压电源 供电，多级有源滤波： ① 3dB 低通截止频率：100Hz （可选：扩展到1dB ） ② 3dB 带阻中心频率：50Hz （可选：扩展到1dB ） ③ 总电压增益：≥10（可选：扩展到100）三、实验目的1、掌握有源滤波电路的设计方法2、掌握二阶有源带阻滤波器电路的设计方法3、了解有源滤波电路的性能特点4、了解二阶有源带阻滤波器的性能特点5、掌握有源滤波电路的安装与调试方法6、掌握二阶有源带阻滤波器的安装与调试方法7、掌握滤波器有关参数的测量、计算方法8、理论应用于实践，增强动手能力四、相关概念①、有源滤波电路：若滤波电路含有有源元件（双极型管、单极型管、集成运放）组成，成为有源滤波电路。
50Hz陷波器设计
实验二
50Hz陷波器设计
实验目的
1.掌握运算放大器在信号处理中的作用
2.了解滤波器的构成、特性和工作原理
3.掌握有源双T结构50Hz陷波器电路的设计、实验
和测试方法。
实验器材
直流稳压电源信号发生器
交流毫伏表示波器万用表
消耗性材料
L M324运算放大器电阻电容导线
实验原理
50Hz陷波器的设计
50Hz陷波器可以采用如下图所示正反馈的有源双T带阻滤波器，该电路的Q值随着反馈系数f的
增高而增大)1(41f Q −=B
Q 0
ω=1
2ωω−=B
实验内容
50Hz陷波器
设计一个50Hz陷波器，采用Q值可调的有源双“T ”带阻滤波器电路(图1)，计算电路参数，连接并调试电路，将R W 调节到一个固定位置，使f=0.90，改变输入信号v i 的频率（v i =50mv），观察输出信号V O 的变化并画出幅频特性曲线。
然后改变R W 的位置,使f=0.70，重复上述动作，画出另一条幅频特性曲线限制条件：C 1=0.047μ，R W =10k
50Hz陷波器实验电路。
50Hz陷波器设计(matlab)
源代码：%陷波器的设计%陷波器的传输函数为% B(1/z) (z-exp(j*2*pi*f0))*(z-exp(-j*2*pi*f0))%H(z) = -------- = --------------------------------------------% A(1/z) (z-a*exp(j*2*pi*f0))*(z-a*exp(-j*2*pi*f0))%其中f0为陷波器要滤除信号的频率，a为与陷波器深度相关的参数，a越大，深度越深。
%%已知信号中50Hz工频干扰，信号为x=sin(2*pi*50*n*Ts)+sin(2*pi*125*n*Ts);%要求通过陷波器滤除50Hz干扰信号%参数设置：采样率Ts=0.001s，采样长度：512点clf;clear;%设置初值f0=50;Ts=0.001;fs=1/Ts;NLen=512;n=0:NLen-1;%陷波器的设计apha=-2*cos(2*pi*f0*Ts);beta=0.96;b=[1 apha 1];a=[1 apha*beta beta^2];figure(1);freqz(b,a,NLen,fs);%陷波器特性显示x=sin(2*pi*50*n*Ts)+sin(2*pi*125*n*Ts);%原信号y=dlsim(b,a,x);%陷波器滤波处理%对信号进行频域变换。
xfft=fft(x,NLen);xfft=xfft.*conj(xfft)/NLen;y1=fft(y,NLen);y2=y1.*conj(y1)/NLen;figure(2);%滤除前后的信号对比。
subplot(2,2,1);plot(n,x);grid;xlabel('Time (s)');ylabel('Amplitude');title('Input signal');subplot(2,2,3);plot(n,y);grid;xlabel('Time (s)');ylabel('Amplitude');title('Filter output');subplot(2,2,2);plot(n*fs/NLen,xfft);axis([0 fs/2 min(xfft) max(xfft)]);grid;xlabel('Frequency (Hz)');ylabel('Magnitude (dB)');title('Input signal');subplot(2,2,4);plot(n*fs/NLen,y2);axis([0 fs/2 min(y2) max(y2)]);grid;xlabel('Frequency (Hz)');ylabel('Magnitude (dB)');title('Filter output');100200300400500600-2-112Time (s)A m p l i t u d eInput signal100200300400500600-2-112Time (s)A m p l i t u d eFilter output010020406080100120M a g n i t u d e (d B )010020406080100120M a g n i t u d e (d B )。
生物信号滤波器-—-有源低通滤波及50Hz陷波器
*****信息工程与自动化学院学生实验报告（20** —20** 学年第一学期）课程名称：***** 开课实验室：******* 20** 年 ** 月** 日一、实验目的1、加深对有源低通滤波及50Hz 陷波器的认识和理解；2、认识有源滤波生物信号处理中的意义。
二、实验原理有源低通滤波通常由RC 网络和集运放构成，利用它可以突出有用频率的信号、抑制干扰、噪声，或衰减无用的信号，达到提高信噪比或选频的目的。
三、实验内容及步骤1、一阶低滤波器图3-1一阶低通滤波器及波特图 由图3-1电路可知，电路的传递函数为C SR R R R SC R S H 21212111//)(+-=-= 记：120R R H -= 为通带增益，故上式可写做CSR H )S (H 201+=考虑到：CR 201==ωω时，并注意到：S= j ω，则20H )j (H =ω 即下降3个分贝故一阶低通滤波器的通带截止频率为C R f 2021π=2、二阶低通滤波器图3-2二阶低通滤波器及波特图由图3-2电路可知，电路中R2和C2构成两个反馈支路，其反馈的强弱均与信号的频率有关，图中的运放可以看作无限增益（指理想运放）的放大环节，因此被称为无限增益多路反馈滤波电路。
其输出电压与C1上电位的关系是)(1)(123S U C SR S U C o -=据节点（R1、R2、R3、C1相连接的点）电流法可得)()()()()()(21311111=-----R S U S U R S U SC S U R S U S U o C C C C i解以上两式组成的方程组，可得传递函数如下3221232132213)111(1)(R R C C S R R R R R SC R R S H ++++-=通带截止频率及Q 值为037.02753f f f p ≈-=2132021C C R R f π=2321321)////(C R R C R R R Q =3、双T 带阻滤波器（陷波器）图3-3 双T 带阻滤波器及波特图用Y —△变换技术，可推导出双T 网络的传递函数为22)(41)(1)(SRC RC S SRC S H +++=在1/RC=ω0时，H （ω0）=0，即中心频率为RC f π210=四·实验结果记录及分析总结1、一阶低通滤波器的截止频率和增益理论值及测量值：测量值计算值通带截止频率95.86Hz 97.09Hz增益-2.91dＢ-3dB其波特图如下：将电路中的理想运放换成LM741 之后，记录其测量值和波特图如下：通带截止频率测量值：测量值计算值通带截止频率94.35Hz 97.09Hz增益-2.89dB -3dB测得的波特图为：2、二阶低通滤波器通带截止频率和增益理论值及测量值：当运放为理想运放时测得的波特图如下：将理想运放换成LM741之后，测得的通带截止频率和增益如下：测量值计算值通带截止频率28.84Hz 29.45Hz增益-2.87dB -3dB波特图如下：2、双T带阻滤波器的通带截止频率和增益的理论值和测量值：测量值计算值中心频率55.29Hz 51.36Hz增益-26.38dB ------其波特图如下：将理想运放换成LM741之后，得到其通带截止频率以及增益如下表：测量值计算值中心频率48.69Hz 51.36Hz增益-31.55dB ------ 其波特图如下所示：五·预习要求及思考题1、预习一、二阶有源滤波器和双T 带阻滤波器的电路原理；2、进行有关的推导计算，并将结果填入记录表中；3、如何提高双T 带阻滤波器的Q 值？答：滤波器的品质因素的计算公式为Q=ωω∆︒=B f ︒，或者Q=α1；其中α为阻尼系数，所以通过降低滤波器的阻尼系数可以提高滤波器的品质因素。
50Hz陷波器设计仿真
二、双T法
1．MULTISIM 10.0仿真电路图
2．仿真结果：（参数如电路图所示）
幅频特性（50Hz,-51.542dB）
相频特性
三、反相带通法
1．MULTISIM 10.0仿真电路图
2．仿真结果：（参数如电路图所示）
幅频特性（50.119Hz,-52.506dB）
相频特性
四、模拟电感法
1．MULTISIM 10.0仿真电路图
50hz陷波器设计50hz陷波器陷波器有源陷波器自适应陷波器双t陷波器陷波器电路有源陷波器原理ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ波器中心衰减数字钟设计仿真分析
50Hz陷波器设计仿真
[文氏法、双T法、反相带通法、模拟电感法]
一、文氏桥法
1．MULTISIM 10.0仿真电路图
2．仿真结果：（参数如电路图所示）
幅频特性（50.119Hz,-60.614dB）
2．仿真结果：（参数如电路图所示）
幅频特性（50Hz,-90.565dB）
相频特性
数字信号处理课程设计报告——50Hz带阻滤波器
《数字信号处理》课程设计报告设计题目： 50Hz数字带阻滤波器学院：机械与动力工程学院班级：姓名：学号：2012年5月25日目录1 课程设计目的 (1)2 课程设计任务和要求 (1)2.1课程设计任务 (1)2.2课程设计要求 (1)3. 课程设计内容 (1)3.1方案选择及说明 (1)3.2相关公式推导 (2)3.3离散时间滤波器的验证 (3)3.4单片机信号处理环境的搭建 (4)4.频率特性测试 (5)5. 设计总结 (7)6. 参考资料 (7)1 课程设计目的1.结合所学的数字信号处理的理论知识完成一个数字滤波器的设计；2.结合模拟电路、数字电路和单片机知识搭建一个以51单片机为处理器的数字滤波器仿真模型，掌握A/D 和D/A 器件的选择和使用方法；3.提高自己综合分析问题和解决问题的能力。
2 课程设计任务和要求2.1课程设计任务在proteus 软件的仿真环境中以51单片机为处理器，结合A/D 、D/A 器件和适当的外围电路电路构建一个Hz f 500=的带阻滤波器。
2.2课程设计要求1. 采样频率为1KHz ；2. 以C 语言编写51单片机程序； 2. 最后以描点法绘制系统的波特图。
3. 课程设计内容3.1方案选择及说明51单片机运算能力有限，为了减少运算量，采用二阶模拟带阻滤波器，经变换后作为对应的数字滤波器。
连续时间二阶波器的传递函数为()202220)(ωζωω+++=s s s G s H式中0G 为滤波器的零频增益，0ω为滤波器的中心频率，ζ为滤波器的阻尼系数。
3.2相关公式推导结合设计要求，为了使通带较窄，应取较小的阻尼系数。
因此，参数取值为10=G ，ππω100200==f ，1.0=ζ。
可得系统函数为424210870.942.31109.870)(⨯++⨯+=s s s s H c 其波特图为-150-100-50M a g n i t u d e (d B)102103270315360405450P h a s e (d e g )Bode DiagramFrequency (rad/sec)图1.连续时间二阶带阻滤波器波特图这里应用脉冲响应不变法推导离散时间滤波器方程。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
中南民族大学电子技术课程设计报告题目学院专业年级姓名学号指导教师年月日指导教师评语：总分：指导教师签名：电子技术课程设计任务书设计题目：（选题题目）学生姓名：学号：专业班级：一、设计条件1．可选元件（1）选题规定的“可选、限选元件”（2）电阻、电容、电感、电位器等，按需使用（3）自备元件2．可用仪器万用表，示波器，交流毫伏表，信号发生器，直流稳压电源二、设计任务及要求1．设计任务根据技术要求和已知条件，完成选题电路的设计、装配与调试。
2．设计要求（1）选题规定的“设计内容和要求”；（2）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。
包括：计算电路元件参数、选择元件、画出总体电路原理图；（3）用软件仿真整体或部分核心实验电路，得出适当结果；（4）装配、调试作品，按规定格式写出课程设计报告书。
三、时间安排1．第12周前：布置设计任务，讲解设计要求、实施计划、设计报告等要求。
2．第14周前：理解课题要求，准备元器件。
3．第15～16周：资料查阅，方案设计，模拟仿真，实际制作。
4．第17～18周：完成设计与制作，答辩，提交设计报告。
指导教师签名：年月日一、 实验名称低通50Hz 陷波器二、实验要求设计一个低通50Hz 陷波电路，要求直流稳压电源 供电，多级有源滤波： ① 3dB 低通截止频率：100Hz （可选：扩展到1dB ） ② 3dB 带阻中心频率：50Hz （可选：扩展到1dB ） ③ 总电压增益：≥10（可选：扩展到100）三、实验目的1、掌握有源滤波电路的设计方法2、掌握二阶有源带阻滤波器电路的设计方法3、了解有源滤波电路的性能特点4、了解二阶有源带阻滤波器的性能特点5、掌握有源滤波电路的安装与调试方法6、掌握二阶有源带阻滤波器的安装与调试方法7、掌握滤波器有关参数的测量、计算方法8、理论应用于实践，增强动手能力四、相关概念①、有源滤波电路：若滤波电路含有有源元件（双极型管、单极型管、集成运放）组成，成为有源滤波电路。
②、有源滤波器：有运算放大器和阻容元件组成的选频网络。
用于传输有用频段的信号，抑制或衰减无用频段的信号。
滤波器阶数越高，性能越逼近理想滤波器特性。
③、滤波器阶数：在分析有源滤波电路时，一般通过“拉氏变换”，将电压与电流变换成“像函数”U(s)和I(s)。
R(s)=R ，Zc(s)=1sc，Z L (s)=SL 。
输出量与输入量之比称为传递函数，即()()()o s u s i s U A U。
在传递函数中，分母中S 的最高指数称为滤波器的阶数。
④、低通滤波器（LPF ）：低通滤波器是一种用来传输低频段信号，抑制高频段信号的电路。
当信号的频率高于某一特定的截止频率1p f 时，通过该电路的信号会被衰减（或被阻止），而低于1p f 的信号通过该滤波器。
⑤、高通滤波器（HPF ）：高通滤波器是一种用来传输高频段信号，抑制或衰减低频段信号的电路。
当信号的频率低于某一特定的设截止频率2p f 时，通过该电路的信号会被衰减（或被阻止），而高于2p f 时，信号可以通过该滤波器。
⑥、带阻滤波器（BEF ）：带阻滤波器是可以用来抑制或衰减某一频段信号，并让该频段以外的所有信号都通过的滤波器。
即设低频段截止频率为1p f ，高频段截止频率为2p f ，则频率低于1p f 或高于2p f 的信号可以通过，而频率是在1p f 到2p f 之间的信号会被衰减。
⑦、阻带宽度：高频段截止频率2p f 与低频段截止频率1p f 之差，计为BW=21p p f f 。
⑧、通带放大倍数：实际中，滤波器的幅频特性可分为通带（能够通过的信号频率范围）、过渡带与阻带（阻止信号通过的频率范围）。
称通带中输出电压与输入电压之比upA 为通带放大倍数。
五、实验设计1、放大电路设计设计说明：此电路为简单的同相比例运算电路，由“虚短”“虚断”的概念得U O =(1+R fR)U i =1+106=2.67U i2、有源滤波电路设计低通滤波器（LPF ）：低通滤波器是一种用来传输低频段信号，抑制高频段信号的电路。
当信号的频率高于某一特定的截止频率 时，通过该电路的信号会被衰减（或被阻止），而低于 的信号通过该滤波器。
电路说明：此电路为简单二阶低通滤波电路（1）通带增益当f = 0HZ时，各电容器可视为开路，通带内的增益为A V=1+R fR （2）二阶低通有源滤波器传递函数联立求解以上三式，可得滤波器的传递函数（3）通带截止频率将s换成jω，令ω0＝2πf0=1/(RC)可得当f=fp 时，上式分母的模解得截止频率：总结：与理想的二阶波特图相比，在超过f0以后，幅频特性以-40 dB/dec的速率下降，比一阶的下降快。
但在通带截止频率fp→f0之间幅频特性下降的还不够快。
其中Q=13−A VP A VP=1+R fR1f=12πRC=100，求出求出Rf=5.04kΩ R1=5.1kΩR4=R3=15.90kΩ C=0.1Μf。
3、有源帯阻滤波电路设计带阻滤波器（BEF）：带阻滤波器是可以用来抑制或衰减某一频段信号，并让该频段以外的所有信号都通过的滤波器。
即设低频段截止频率为，高频段截止频率为，则频率低于或高于的信号可以通过，而频率是在到之间的信号会被衰减。
工作原理分析：电路工作时，输入信号由输入端经过低通和高通滤波器并联的滤波电路，低通和高通滤波电路会对输入信号进行处理，使得高于或低于其截止频率的信号被抑制或衰减，在并联电路的输出端，经过低通滤波的信号和经过高通滤波的信号叠加输出。
在两路滤波器中都被抑制或衰减的信号在输出端就无输出或输出被衰减了的信号，实现带阻滤波。
⑴、有关参数的计算及元器件参数的选择实验要求给定设计指标：中心频率050f Hz=，10Q=。
而在设计滤波器时，出现了待确定其值的元件数目多于限制元件取值的参数数目，有多个元件组合均满足给定要求，这样由这两个值去求电路中的其它所有的R、C值是很困难的。
我们需要先设定一些元件的值。
考虑到电容分档较少、难以配选，我们查找到一个“滤波器工作频率与电容取值的对应关系”如下表所示。
表中所标频率为低通滤波器的上限频率、高通滤波器的下限频率、带通和带阻滤波器的中心频率。
由于给定的中心频率为050f Hz=，故电容值在（10~0.1）μF中选。
在这里我们选0.1μF 的电容。
由10Q =和式（1-13）012(2)up f Q BW A ==-可计算得 1.95up A =由式10(2)p up f A f ⎤=-⎦和20(2)p up f A f ⎤=-⎦及1.95up A =可计算得：12(2 1.95)5047.56(2 1.95)5052.56p p f f ⎤=-=⎦⎤=-=⎦由中心频率012f RCπ=，050f Hz =，C 取的值为C=0.1μF ，可计算得601131847.1331.85223.140.11050R K Cf π-===Ω≈Ω 由 1.95up A =和11f up R A R =+可知，1f R R =0.95。
选定110R K =Ω，则R f =9.5K Ω4、总电路设计六、实验数据分析七、实验结果分析1.根据实验要求总电压增益：≥10，分析实验所得的波形来看，放大倍数在10以上，满足条件，达到要求。
2.3dB带阻中心频率：50Hz（可选：扩展到1dB），分析实验所得的波形来看陷波中心在49HZ，已经非常接近50HZ。
3.3dB低通截止频率：100Hz（可选：扩展到1dB），分析实验所得的波形来看50HZ以后波形回升，直到放大倍数又回到10倍左右位置，90HZ往后开始陷波，以后频率越大陷波越明显。
4.实验数据表明此有源滤波电路虽然也能达到100HZ滤波作用，但是，滤波效果不是太好。
首先下降的太平缓，应该按照张老师所说的那样，采用四阶有源滤波，这样下降就会很快，但是，由于知识有限，一直设计不出。
5.再说带阻滤波，虽然也设计出来，由图形分析来看：在50HZ时也有明显的陷波，但是阻带宽度BW=f1-f2太大，应该适当减小6.八、实验总结这次课程设计历时两个星期，两周之前我们对“陷波器”还没有什么具体的概念，我们通过在网上查阅相关资料，了解了“陷波器”的相关概念，从图书馆借阅的书籍中我又进一步了解了proteus的使用方法。
对于整个设计过程，我感慨很多，从选题到定稿，从理论到实践，中间经历了很多的困难。
焊第一块板子时，由于第三级带阻滤波一直有问题，波形一直不出来，第三次去实验室调试时，又发现第二级有源滤波也出现了问题，一气之下，焊了第二块板子，终于如愿以偿，实验圆满的做出来了。
从中我们学到了很多的东西。
通过这次课程设计，让我加深了对于滤波器设计的理解，进一步熟练了对于其原理的掌握，并为我今后在相关方面的工作和研究打下了坚实的基础，同时也让我认识到了团队合作的重要性。
有源滤波器有了更为深刻的认识。
对其电路组成以及更元件参数也有了更多的了解，特别是对运算放大器有了更多的学习，知道它的各项参数，以及脚标如何在电路中连接等等。
通过本次动手设计，使我对LM741运算放大器有了更多的了解，提高了动手能力，并且自己将电路连接好，得到了正确的仿真结果。
以及收获：（1）通过这次课程设计，我深刻体会到proteus及其他电路软件在电路设计方面的重要性。
（2）掌握了元件的各项性能，尤其是LM741运算放大器的性能.（3）这个实验，我花了很多时间去做，查阅了大量的资料，分析电路元件的特性和原理及其应用，对有源滤波器加深了理解。
发现知识面还是很欠缺，以后要多看书，扩大知识面以及增强动手能力。
九、参考文献[1]电子技术基础实验指导书（第一版）[2]电子技术基础模拟部分（第五版）康华光主编；高等教育出版社2006.1[3]EDA仿真与虚拟仪器技术李东生编著；高等教育出版社2004.11[4]从零开始学模拟电子技术李建清主编；国防工业出版社2007.1。