带通滤波器设计模拟电子技术课程设计报告大学论文
毕业设计(论文)LC带通滤波器的设计与仿真设计
摘要随着电子信息的发展,滤波器作为信号处理的不可缺少的部分,也得到了迅速的发展。
LC滤波器作为滤波器的一个重要组成部分,它的应用相当的广泛。
因此对于它的设计也受到人们的广泛关注。
如何设计利用简单的方法设计出高性能的LC滤波器是人们一直研究的课题。
本文从滤波器的基本概念着手,层层深入的介绍了LC带通滤波器的设计过程,按照滤波器的经典设计方法,运用前人得出的一些数据手册,通过对实例的研究,简单的设计出了LC 带通滤波器。
然后把设计出的电路在Multisim8.3.30软件上进行仿真,最后把得出的结果与通过用matlab 7.1中信号处理工具箱里专用的滤波器设计分析工具fdatool设计出的滤波器进行对比,得出方法的有效性。
关键词:LC带通滤波器设计Multisim8 fdatool 仿真ABSTRACTWith the development of electronic information, signal processing filter as an indispensable part, has been rapid development. LC filter filter as an important part of its application of a broad. Therefore it is designed also to be people's attention. How to design a simple way to design high-performance LC filter people had been studying the subject.From the basic concept of filter start layers of depth on the LC filter with the design process, in accordance with the filter of classical design methods, the use of their predecessors that some data sheet, through the example of the study, the simple Designed to bring the LC filter. And then design a circuit in Multisim8.3.30 software simulation, the results of the final and by using matlab 7.1 signal processing in the toolbox for the filter design analysis tool designed to filter fdatool compared draw The effectiveness of the method.Keywords: LC band-pass filter design Multisim8 fdatool Simulation目录第一章绪论 (1)1.1滤波器简介 (1)1.1.1滤波器的概念 (1)1.1.2滤波器的种类 (2)1.2L C滤波器概述 (4)1.2.1L C滤波器的两种类型 (4)1.3国内外滤波器的发展和研究现状 (5)1.3.1滤波器的发展状况 (5)1.3.2国内外投入滤波器产业概况 (6)1.3.3滤波器的前景 (7)1.3.4几种新型滤波器介绍 (8)1.4研究工作概要和内容安排 (9)1.4.1研究工作概要 (9)1.4.2论文章节安排 (9)第二章滤波器的特性 (11)2.1理想滤波器的特性 (11)2.2实际滤波器的特性 (14)2.2.1巴特沃斯特性 (15)2.2.2切比雪夫特性 (16)2.2.3贝塞尔特性 (16)2.2.4椭圆特性 (17)第三章L C带通滤波器的设计 (19)3.1归一化切比雪夫低通滤波器 (19)3.1.1切比雪夫滤波器 (19)3.1.2阶数的决定 (20)3.1.3归一化切比雪夫低通滤器 (21)3.2由低通到带通的变换 (23)3.2.1理论分析 (24)3.2.2实际应用 (28)3.3实例研究 (30)第四章滤波器的仿真 (35)4.1f d a t o o l工具的介绍和应用 (35)4.2M u l t i s i m8的介绍及应用 (37)4.2.1电路的创建 (38)4.2.2仿真 (39)结束语 (43)致谢 (45)参考文献 (47)第一章绪论当今的社会是一个信息化社会,信号的处理是人们不可避免的问题,因此滤波器作为信号处理的装置得到广泛的应用。
带通滤波器设计实验报告
带通滤波器设计实验报告实验目的:设计一个带通滤波器,实现对特定频率范围内信号的滤波,同时保留其他频率成分。
实验原理:实验步骤:1.确定需要滤除的频率范围以及希望保留的频率范围。
2.选择合适的滤波器类型,例如椭圆滤波器、巴特沃斯滤波器等。
3.根据所选择滤波器的传输函数,计算出所需的电路元件数值。
4.使用电路设计软件,绘制出所需的滤波器电路图。
5.将电路图转化为实际的电路连接。
6.进行滤波器的测试。
实验结果:经过设计和制作,成功实现了一个带通滤波器。
我们选择了巴特沃斯滤波器作为滤波器类型,并确定了需要滤除的频率范围为1kHz到3kHz,希望保留的频率范围为500Hz到5kHz。
根据计算得出的电路元件数值,绘制了滤波器电路图,并成功制作出实际的电路连接。
在测试过程中,我们输入了包含多个频率成分的信号,并观察输出信号的波形。
结果显示,输入信号中属于1kHz到3kHz范围的频率成分被成功滤除,而属于500Hz到5kHz范围的频率成分则被保留下来。
实验讨论:然而,在实际应用中,滤波器的设计可能会面临一些挑战。
例如,设计过程中的元件误差、频率波动等因素都可能会对滤波器的性能产生影响。
因此,在实际应用中,对滤波器进行性能测试和调整是非常重要的。
此外,滤波器的性能指标也需要考虑。
例如,通带衰减、阻带衰减等参数都对滤波器的性能起着关键作用。
在设计带通滤波器时,我们应该根据具体需求选择合适的滤波器类型,并对性能参数进行合理的折中和调整。
结论:通过本次实验,我们成功设计并制作了一个带通滤波器,实现了对特定频率范围内信号的滤波。
带通滤波器在实际应用中具有广泛的用途,因此,对滤波器的设计和性能调整进行研究具有重要的意义。
希望通过这次实验可以对带通滤波器的设计和应用有更深入的了解。
模电课程设计有源带通滤波器电路设计
有源带通滤波器电路设计1 滤波器的简介在电子电路中,输入信号的频率有很多,其中有些频率是需要的工作信号,有些频率是不需要的干扰信号。
如果这两个信号在频率上有较大的差别,就可以用滤波的方法将所需要的信号滤出。
滤波电路的作用是允许模拟输入信号中某一部分频率的信号通过,而阻断另一部分频率的信号通过。
凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。
在近代电信设备和各类控制系统中,滤波器应用极为广泛;在所有的电子部件中,使用最多,技术最为复杂的要算滤波器了。
滤波器的优劣直接决定产品的优劣,所以,对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。
1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器,次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。
20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。
自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展,滤波器发展上了一个新台阶,并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力,其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向,导致了RC有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展,到70年代后期,上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。
80年代,致力于各类新型滤波器的研究,努力提高性能并逐渐扩大应用范围。
90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。
当然,对滤波器本身的研究仍在不断进行。
我国广泛使用滤波器是50年代后期的事,当时主要用于话路滤波和报路滤波。
经过半个世纪的发展,我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步伐,但由于缺少专门研制机构,集成工艺和材料工业跟不上来,使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离。
滤波器的分类实际上有些滤波器很难归于哪一类,例如开关电容滤波器既可属于取样模拟滤波器,又可属于混合滤波器,还可属于有源滤波器。
因此,我们不必苛求这种“精确”分类,只是让大家了解滤波器的大体类型,有个总体概念就行了。
带通滤波器课程设计
目录前言第一章二阶带通滤波器的设计要求 (4)1.1简介 (4)1.2设计任务及要求 (4)第二章系统组成及工作原理 (4)2.1 二阶有源低通滤波器 (4)2.2二阶有源高通滤波器 (7)2.3设计方案 (8)2.3 元件参数选取 (9)2.4二阶带通滤波器设计元件清单 (10)第三章二阶带通滤波器的仿真 (10)3.1 二阶有源带通滤波器仿真电路图 (10)3.2仿真结果及分析 (11)3.3设计总结及心得 (13)参考文献前言近几年,随着冶金、化工、纺织机构等工业使用的各种非线性用电设备,而产生的大量的高次谐波,已导致电网上网正常波形发生严重畸变,影响到供电系统的电能质量和用户用电设备的安全经济运行。
随着生产技术方式的变化,生产力确实得到较大提高,可同时也受到方方面面的限制。
如当人们做出了具体的制度设计需要付诸实践进行试验,试验过程中不可避免地会受到一些偶然随即因素的干扰,为评价新方案的效果,需排除这些随即因素的影响,即,需要一个滤波器。
经滤波以后,对新方案的效果进行检验。
说到滤波器,可分为两种:有源和无源。
有源滤波自身就是谐波源。
其依靠电力电子装置,在检测到系统谐波的同时产生一组和系统幅值相等,相位相反的谐波向量,这样可以抵消掉系统谐波,使其成为正弦波形。
有源滤波除了滤除谐波外,同时还可以动态补偿无功功率。
一般无源滤波指通过电感和电容的匹配对某次谐波并联低阻(调谐滤波)状态,给某次谐波电流构成一个低阻态通路。
这样谐波电流就不会流入系统。
无源滤波的优点为运行稳定,技术相对成熟,容量大。
缺点为谐波滤除率一般只有80%,对基波的无功补偿也是一定的。
我们通过自身的所学知识设计了这个二阶低通滤波器,并尽可能的调试,希望能得到较好的滤波效果。
第一章二阶带通滤波器的设计要求1.1简介带通滤波器是指能通过某一频率范围的频率分量、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。
带通滤波器的设计报告
带通滤波器的设计报告1.引言带通滤波器是一种电子电路,用于通过一定频率范围内的信号,而抑制超过该范围的信号。
在很多应用中,带通滤波器被用于选择或加强特定频率范围的信号,从而起到信号处理和频率分析的作用。
本报告将介绍带通滤波器的设计原理和步骤,并通过实际设计一个示例电路,进一步说明带通滤波器的应用和效果。
2.带通滤波器的基本原理带通滤波器通过将一个中心频率附近一定范围内的频率信号传递,而阻止低于和高于该频率范围的信号。
常见的带通滤波器包括:无源滤波器(如LC滤波器)、有源滤波器(如运算放大器滤波器)和数字滤波器(如数字信号处理器滤波器)等。
本报告将重点介绍一种常用的无源滤波器,即LC带通滤波器。
3.带通滤波器的设计步骤(1)确定中心频率和通带宽度:根据实际需求确定所需传递的频率范围,确定带通滤波器的中心频率和通带宽度。
例如,选择中心频率为10kHz,通带宽度为2kHz。
(2)计算所需的滤波器元件数值:根据所选中心频率和通带宽度的数值,结合滤波器设计公式,计算所需的电感(L)和电容(C)数值。
以LC带通滤波器为例,计算出所需电感和电容的数值。
(3)电路设计和模拟:根据计算结果,设计一个示例电路,并进行模拟分析和调试,以确认设计的有效性和滤波器的性能。
(4)电路实现和测试:根据设计的电路图,选择合适的元件进行实现,并进行测试,以验证实际效果和满足设计要求。
4.示例电路设计在本示例中,选择中心频率为10kHz,通带宽度为2kHz的带通滤波器。
根据计算结果,选择电感1mH和电容39nF。
示例电路图如下:```_______L_______Vin --- R1 --- C1_____L___________C_____R2_______L_______GND---R3---C2_____L_____GND```5.模拟分析和调试通过使用电路模拟软件,对示例电路进行分析和调试。
根据实际测试要求,选择合适的信号源输入和测量设备,并对电路的频率响应和增益进行分析和调整,以确保实际满足设计要求。
带通滤波电路设计实验报告
XXX大学课程设计报告课程名称:模拟电子电路课程设计设计题目:300Hz~3KHz带通滤波电路院(部):专业:学生姓名:学号:指导教师:第一章一、引言测量和分析工程信号时,往往只需对特定频率或者特定频率范围的信号进行测量和分析,但在实际工程信号中,往往包含各种各样的干扰信号或者说是人们不感兴趣的信号。
为了消除这些信号所产生的不良影响,人们最先想到的就是利用一个理想的滤波器,将这些干扰信号全部剔除。
本文将以二阶有源带通滤波器为例熟悉滤波的原理并掌握其相关的应用。
二、滤波器的简介1滤波器是一种只传输指定频段信号,抑制其它频段信号的电路。
滤波器分为无源滤波器与有源滤波器两种:1.1无源滤波器:由电感L、电容C及电阻R等无源元件组成1.2有源滤波器:一般由集成运放与RC网络构成,它具有体积小、性能稳定等优点,同时,由于集成运放的增益和输入阻抗都很高,输出阻抗很低,故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用。
利用有源滤波器可以突出有用频率的信号,衰减无用频率的信号,抑制干扰和噪声,以达到提高信噪比或选频的目的,因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理。
2.从功能来上有源滤波器分为:低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)、带阻滤波器(BEF)、全通滤波器(APF)。
其中前四种滤波器间互有联系,LPF与HPF间互为对偶关系。
当LPF 的通带截止频率高于HPF的通带截止频率时,将LPF与HPF相串联,就构成了BPF,而LPF与HPF并联,就构成BEF。
在实用电子电路中,还可能同时采用几种不同型式的滤波电路。
滤波电路的主要性能指标有通带电压放大倍数AVP、通带截止频率fP及阻尼系数Q等。
三、主要设计要求利用Multisim仿真平台试设计一有源带通滤波器,要求为能低于300Hz和高于3KHz的信号,整个带通增益为8dB,在30Hz和300KHz处幅频衰减应不小于26dB。
1.画出电路图,说明工作原理,写明电路参数及计算过程2.进行电路仿真,仿真结果要求为带通滤波器的幅频和相频特性3.在Multisim中,在电路输入端输入一正弦信号,幅值不变,改变频率,利用示波器观察输入输出波形,做出波特图。
毕业设计LC带通滤波器的设计与仿真设计
毕业设计LC带通滤波器的设计与仿真设计引言:滤波器是电子电路中非常重要的一个部分,它可以对输入信号进行频率选择性的处理。
而LC带通滤波器是一种常见的滤波器,它能够选择特定的频带通过,达到滤波的目的。
本文将介绍LC带通滤波器的设计和仿真,并带有实际案例进行说明。
设计目标:设计一个LC带通滤波器,达到对输入信号的特定频率带进行增强或抑制的效果。
设计的滤波器需要满足以下要求:1.通带范围:10kHz-20kHz2.阻带范围:0-5kHz和25kHz-正无穷大3.通带衰减:小于3dB4.阻带衰减:大于40dB设计步骤:1.确定滤波器的类型和拓扑结构。
对于LC带通滤波器,常用的拓扑结构有L型和π型两种。
本文选择π型结构进行设计。
2.根据设计要求,计算滤波器的理论参数。
计算中需要考虑到通带范围、阻带要求和通带衰减等因素。
3.根据计算结果,选择合适的电感和电容值。
4.绘制原理图,并进行仿真。
使用专业的电子设计自动化(EDA)软件进行仿真,如SPICE仿真软件。
5.优化滤波器的性能。
根据仿真结果进行进一步调整,优化滤波器的通带范围和衰减性能。
仿真设计案例:选取一个实例进行LC带通滤波器的设计和仿真。
示例要求:通带范围:12kHz-18kHz阻带范围:0-10kHz和20kHz-正无穷大通带衰减:小于2dB阻带衰减:大于50dB设计步骤:1.选择π型结构,选取合适的电感和电容值。
2.计算得到电感值为L=100μH,电容值为C1=22nF和C2=47nF。
3.绘制原理图,并进行SPICE仿真。
4.仿真结果显示,滤波器在通带范围内的衰减小于2dB,在阻带范围内的衰减高于50dB。
5.进行微调和优化,根据需要调整电感和电容值,以获得更理想的滤波器性能。
结论:通过设计和仿真,成功地完成了LC带通滤波器的设计过程。
根据示例结果,可见所设计的滤波器在设计要求范围内达到了优良的滤波效果。
这个设计过程可以用于其他LC带通滤波器的设计,只需根据实际要求进行参数选择和优化。
带通滤波器设计--模拟电子技术课程设计报告
带通滤波器设计--模拟电⼦技术课程设计报告模拟电⼦技术课程设计报告带通滤波器设计班级:⾃动化1202姓名:杨益伟学号:120900321⽇期:2014年7⽉2⽇信息科学与技术学院⽬录第⼀章设计任务及要求1、1设计概述------------------------------------31、2设计任务及要求------------------------------3 第⼆章总体电路设计⽅案2、1设计思想-----------------------------------42、2各功能的组成-------------------------------52、3总体⼯作过程及⽅案框图---------------------5 第三章单元电路设计与分析3、1各单元电路的选择---------------------------63、2单元电路软件仿真---------------------------8 第四章总体电路⼯作原理图及电路仿真结果4、1总体电路⼯作原理图及元件参数的确定---------94、2总体电路软件仿真---------------------------11 第五章电路的组构与调试5、1使⽤的主要仪器、仪表-----------------------125、2测试的数据与波形---------------------------125、3组装与调试---------------------------------145、4调试出现的故障及解决⽅法-------------------14 第六章设计电路的特点及改进⽅向6、1设计电路的特点及改进⽅向-------------------14 第七章电路元件参数列表7、1 电路元件⼀览表---------------------------15 第⼋章结束语8、1 对设计题⽬的结论性意见及改进的意向说明----168、2 总结设计的收获与体会----------------------16 附图(电路仿真总图、电路图)参考⽂献第⼀章设计任务及要求1、1设计概述:带通滤波器是指允许某⼀频率范围内的频率分量通过、其他范围的频率分量衰减到极低⽔平的滤波器。
带通滤波器设计报告
摘要滤波是信号处理中一种最基本但十分重要的技术,利用滤波,可以从复杂的信号中提取所需的信号,抑制不需要的信号。
所谓滤波器,就是对已知激励,可以在时间域或频域产生规定响应的网络,要使滤波器能够提取有用信号,要求滤波器对信号与噪声有不同的增益,对有用信号尽量无失真放大,而对噪声尽量衰减。
根据其冲击响应函数的时域特性将滤波器为FIR(有限长冲击响应)和IIR(无限长冲击响应)。
按信号处理的方式分类,滤波器可分为模拟滤波器和数字滤波器。
本文介绍了两部分,一部分是硬件电路,设计有源带通模拟滤波器,并按照一定的指标来设计;另一部分是用matlab实现FIR数字滤波器的结构,通过matlab GUI设计实现界面,显示FIR和IIR数字滤波器的时域和频域波形。
GUI 是 Graphical User Interface 的简称,即图形用户界面。
GUI 是一种结合计算机科学、美学、心理学、行为学,及各商业领域需求分析的人机系统工程,强调人—机—环境三者作为一个系统进行总体设计。
关键字:滤波;信号;有源带通滤波器;matlab GUIAbstractFiltering is the signal processing in a basic but very important technology, the use of filtering, the desired signal can be extracted from the complex signal, it use to suppress unwanted signals. What is filter, is known to inspire, in the time domain or frequency domain response to the arising network, make the filter be able to extract the useful signal, filters is the signal and noise gain, as far as possible without distortion of the useful signal amplification, attenuation of the noise as much as possible. According to the time domain characteristics of the impulse response function of the filter FIR (finite-length impulse response) and IIR (infinite-long impact response). Signal processing classification, the filter can be divided into analog filters and digital filters.This article describes the two parts, the hardware circuit design active band-pass analog filter, and according to certain indicators; another part of the structure of the FIR digital filter using matlab GUI design interface, display the FIR and IIR digital filters in time domain and frequency domain waveforms. GUI is a Graphical User Interface, referred to as the graphical user interface. The GUI is a combination of computer science, aesthetics, psychology, behavioral science, human-machine systems engineering and commercial areas of demand analysis, emphasizing the man - machine - environment among the overall design as a system. Keywords: filtering; signal; active band-pass filter; Matlab GUI;桂林电子科技大学实训(论文)报告用纸第1 页共1 页目录引言 (1)1 带通滤波器的硬件设计方案 (1)1.1滤波器的分类 (1)1.2滤波器的参数 (2)1.3带通滤波器的特点 (2)1.4带通滤波器的方案选择 (2)1.5电路方案选取 (3)1.5.1电路原理图 (3)1.5.2 PCB图 (4)1.6电路工作原理 (4)1.7芯片介绍 (5)1.7.1 NE5532特点 (5)1.7.2 NE5532引脚图 (5)1.8硬件电路软件设计 (6)1.8.1 软件设计电路图 (6)1.8.2 软件设计参数分析 (6)1.9调试 (7)2 数字滤波器软件设计 (8)2.1FIR滤波器的设计 (8)2.1.1 FIR滤波器的特点 (8)2.1.2FIR滤波器的设计 (10)2.2 IIR滤波器的设计 (11)2.2.1IIR滤波器的特点 (11)2.2.2 IIR滤波器的设计 (11)2.3FIR和IIR滤波器的实现过程 (12)3 用MATLAB GUI实现FIR数字滤波器的界面设计 (13)3.1FIR数字滤波器界面设计 (13)3.2结果与显示 (14)4 实训总结 (16)谢辞 (18)参考文献: (19)附录一 (20)附录二 (23)引言数字滤波器因其精度高、可靠性好、灵活性大等优点,在语音信号处理、信号频谱估计、信号去噪、无线通信中的数字变频以及图像处理等工程实际应用中都很广泛。
电子技术课程设计-巴特沃思带通滤波器的设计
电子技术课程设计-巴特沃思带通滤波器的设计
巴特沃斯带通滤波器是模拟电路中重要的一种滤波器,有效地分离了指定范围内的频率信号,而过滤掉其他外来频率,在测量仪器或信号处理信号中有若干重要的用途。
巴特沃斯带通滤波器的设计包括滤波器类型的确定、滤波器的频率特性的建模以及元件的参数选择。
首先,在巴特沃斯带通滤波器设计时,要确定滤波器的类型,这是滤波器设计最重要的步骤。
常见的滤波器类型有低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
本实验采用的是带通滤波器,它能够对信号进行截止特性和增益特性同时进行处理,使得在一定范围内的频率信号保留,而其他外来频率均被抑制。
其次,在巴特沃斯带通滤波器的设计中,需要建立滤波器的频率特性模型,这是滤波器设计中的重要组成部分。
巴特沃斯带通滤波器在建模过程中,可以采用传统的MacCormack-Hastings指数过渡公式和高斯-拉普拉斯谐振子表达式来模拟。
最后,在巴特沃斯带通滤波器设计中,需要根据实际应用,按照设计要求,合理选择滤波器中使用的元件参数。
根据滤波器设计要求,晶振、电容等元件的参数必须精确,且与其他元件参数相协调,以达到最优的滤波性能。
以上是巴特沃思带通滤波器的设计的基本流程,即确定滤波器类型、滤波器的频率特性的建模和元件的参数选择,通过上述设计工作可以实现滤波器设计的任务,获得满意的实际应用结果。
模电课程设计报告——滤波器设计
模电课程设计报告——滤波器设计第一篇:模电课程设计报告——滤波器设计滤波器的设计——模拟电子电路课程设计报告一:实验预习与查找资料:1:滤波器是一种具有频率选择功能的电路,允许在一定的范围内的信号通过,对不需要的频率范围内的信号进行有效的抑制。
滤波器在通信,信号处理,测控仪表等领域中有广泛的的应用。
滤波器分数字滤波器和模拟滤波器,而模拟滤波器又分有源滤波器和无源滤波器。
按滤波器的设计方案又分巴特沃思型,切尔雪夫型,椭圆函数型等等。
2:查找资料:《信号处理与滤波器的设计》,《电路与模拟电子学》,《模拟电子电路》等相关资料。
二:实验任务:滤波器是限制信号的频率范围,用于提取有用信号、滤除噪声干扰信号、提高信噪比。
滤波器类型有无源滤波器和有源滤波器,其中又分为低通、高通、带通、带阻、全通等。
滤波器的主要性能参数有:截止频率、下降速率、品质因素等。
1、要求完成原理设计并通过软件仿真部分(1)低通滤波器电路,截止频率分别为300Hz、1KHz,衰减速率≥40dB/十倍频。
(2)高通滤波器电路,截止频率分别为300Hz、1KHz,衰减速率≥40dB/十倍频。
(3)带通滤波器,频率范围300Hz~3400Hz,衰减速率≥40dB/十倍频。
(4)四阶椭圆形低通滤波器,带内起伏≤1dB,-3dB通带为50kHz,要求在200kHz处小于-50dB,-3dB通带误差不大于5%。
三:实验内容:为满足设计要求:阻带衰减大于或等于40每10倍率。
选择二阶即可满足要求。
1:二阶压控电压源低通滤波器:A:截止频率为300HZ;根据集成运放虚短虚断及电路结构,可导出传递函数的表达式为:A(S)=Uo(S)/Ui(S)= Ao*Wn*Wn/(s*s+Wn*s/Q+Wn*Wn) Ao=1+R4/R3;Wn*Wn=1/R1R2C1C2 在设计参数时Q值分高Q 值,中Q值,和低Q值。
在本实验设计中取Q值为0。
6 A0是电路的通带放大倍数,可在设计前选择,若实验结果不合理,再改变A0的值。
带通滤波器的设计报告
带通滤波器的设计报告设计报告:带通滤波器一、引言:二、设计原理:带通滤波器的工作原理是只允许特定频率范围的信号通过滤波器。
其设计的关键在于确定带通滤波器的中心频率和带宽。
常见的带通滤波器包括主动滤波器和被动滤波器,其中主动滤波器采用放大器和运算放大器等主动元件工作,而被动滤波器则主要由电容器和电感器等被动元件组成。
三、设计步骤:1.确定滤波器的中心频率和带宽:根据实际需求,选择需要通过的频率范围,然后计算出滤波器的中心频率和带宽。
2.选择滤波器的类型:根据设计要求,选择适合的滤波器类型,如二阶巴特沃斯滤波器、椭圆滤波器等。
3.计算滤波器的参数:根据选择的滤波器类型,计算出所需的电阻、电容和电感等参数数值。
4.组装滤波器电路:根据计算结果,组装相应的电路,包括放大器、电容和电感等元件,构成带通滤波器。
5.进行实验验证:使用信号发生器提供输入信号,通过示波器观察滤波器的输出情况,验证滤波器的设计效果。
四、实现过程中的问题及解决方案:1.参数计算问题:参数计算是滤波器设计中的重要步骤,对滤波器性能有直接影响。
解决方法是通过查阅资料或使用相关软件进行计算,同时根据实际需求进行调整。
2.元件选型问题:选择适合的电容器和电感器等元件也是滤波器设计中的关键步骤。
解决方法是根据设计要求选择合适的元件,考虑其额定参数和价格等因素。
3.实验验证问题:在实验过程中可能会遇到输出信号不稳定、频率失真等问题。
解决方法是检查电路连接是否正确,调整电源参数和放大器增益等,确保滤波器正常工作。
五、总结:通过本次带通滤波器的设计过程,我们深入了解了带通滤波器的原理和设计步骤。
在实践中遇到的问题都得到了解决,并且通过实验验证了滤波器的设计效果。
带通滤波器在电子电路设计中具有广泛的应用,本设计报告对于滤波器设计感兴趣的读者将会提供有用的参考和指导。
毕业设计 有源模拟带通滤波器的设计与分析.doc
毕业设计 [论文]题目:有源模拟带通滤波器的设计与分析系别:电气与电子工程系专业:电子信息工程姓名:张亚菊学号:123408115指导教师:陈英河南城建学院2012年 5 月22 日摘要几乎在所有的工程技术领域中都会涉及到信号处理问题,滤波器作为信号处理的重要组成部分,已发展的相当成熟。
随着计算机技术的发展,模拟电子技术已经成为一门应用范围极广,具有较强实践性的技术基础课程。
电子电路分析与设计的方法也发生了重大的变革。
滤波器在日常生活中非常重要,运用非常广泛,在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域,经常需要用到各种各样的滤波器。
随着集成电路的迅速发展,用集成电路可很方便地构成各种滤波器。
本文阐述了有源带通滤波器的基本原理,对滤波器的传输函数进行了推导并给出了两种设计方法:一种是无限增益多路负反馈(MFB)有源二阶带通滤波器电路,另一种是压控电压源(VCVS)有源二阶带通滤波器电路,并对两种电路的频率特性进行了分析,通过Multisim作电路仿真设计。
经过仿真及仿真结果的分析验证了所设计的方法是正确的。
关键词:有源滤波器,带通,频率特性,Multisim7,分析AbstractIn almost all engineering fields are related to signal processing, filter as an important signal processing component, has developed quite mature.With the development of computer technology, simulation of electronic technology has become a very wide range of applications, has a strong practical technical basic course. Electronic circuit analysis and design methods have been major changes. Filters are important in our everyday life, use is very extensive, in electronic engineering, communication engineering, automatic control, remote control, measurement equipment, instruments and computers and other technical fields, often need to use a variety of filter. With the rapid development of integrated circuits, integrated circuits can be used to easily form various filter.This paper expounds the basic principle of active band pass filter, the filter transfer function is deduced and gives two kinds of design methods: one is the infinite gain multiple negative feedback ( MFB ) active two order band pass filter circuit, the other is a voltage-controlled voltage source ( VCVS ) active two order band pass filter circuit, and the two circuit frequency characteristics are analyzed, through the Multisim circuit simulation design.After simulation and the simulation results verify the design method is correct.Key words: active power filter,Band pass,frequency characteristic, Multisim7, Analysis目录摘要 (II)Abstract (II)1 绪论 (2)1.1 滤波器的简介 (2)1.2 滤波器的发展历程 (2)1.3 滤波器的分类 (2)1.4 滤波器的原理 (3)1.4.1模拟滤波的原理 (3)1.4.2带通滤波的原理 (4)2 技术指标及参数介绍 (7)2.1 技术指标 (7)2.2 实际滤波器的参数介绍 (7)3 电路的模块介绍 (9)3.1 高通滤波器的设计 (9)3.1.2电路参数的计算 (9)3.1.3 电路的仿真结果 (9)3.2 低通滤波器的设计 (10)3.2.1电路的设计 (10)3.2.2电路参数的计算 (11)3.2.3电路的仿真结果 (12)3.3 运算放大器LM324 (13)4 方案的设计 (15)4.1 方案一:二阶压控电压源带通滤波电路 (15)4.1.1方案一的电路设计 (15)4.1.2方案一的电路计算 (16)4.2 方案二:无限增益多路反馈带通滤波电路 (17)4.2.1方案二的电路设计 (17)4.2.2方案二电路计算 (17)4.3方案三: 四阶压控电压源带通滤波电路 (18)4.4实现方案的原理分析 (18)4.5有源滤波器的快速设计方法 (19)4.6滤波器的快速设计步骤 (21)4.7方案比较 (21)5 Multisim的仿真结果及分析 (23)5.1仿真软件Multisim的介绍 (23)5.2方案一的仿真及结果分析 (23)5.3 方案二的仿真及结果分析 (26)5.4方案三的仿真及结果分析 (29)5.5 实验的结果分析 (31)总结 (32)参考文献 (33)致谢 (34)1 绪论1.1 滤波器的简介滤波器(filter)是一种对信号有处理作用的器件或电路。
有源模拟带通滤波器课程设计
有源模拟带通滤波器课程设计一工程目的电子电路仿真工程是通信工程专业教学体系中一个实践性很强的环节。
它将模拟电子线路(低频局部和高频局部)、数字逻辑电路等课程的理论与实践有机结合起来,加强学生实验根本技能的训练,培养学生实际动手能力、理论联系实践的能力。
通过本课程设计让学生掌握电子电路系统的设计、制作、调试、仿真的方法。
二主要器件介绍1 滤波器滤波器是一种对信号有处理作用的器件或电路。
其主要作用是让有用信号尽可能无衰减的通过,对无用信号尽可能大的衰减。
滤波器一般有两个端口,一个输入信号、一个输出信号,利用这个特性可以将通过滤波器的一个方波群或复合噪波,而得到一个特定频率的正弦波。
滤波器,顾名思义,是对波进行过滤的器件。
滤波,本质上是从被噪声畸变和污染了的信号中提取原始信号所携带的信息的过程。
2.滤波器的分类2.1按所处理的信号按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。
2.2按所通过信号的频段按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。
低通滤波器:它允许信号中的低频或直流分量通过,抑制高频分量或干扰和噪声。
高通滤波器:它允许信号中的高频分量通过,抑制低频或直流分量。
、带通滤波器:它允许一定频段的信号通过,抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。
、带阻滤波器:它抑制一定频段内的信号,允许该频段以外的信号通过。
2.3按所采用的元器件按所采用的元器件分为无源和有源滤波器两种。
2.3.1、无源滤波器:仅由无源元件(R、L 和C)组成的滤波器,它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的。
这类滤波器的优点是:电路比拟简单,不需要直流电源供电,可靠性高;缺点是:通带内的信号有能量损耗,负载效应比拟明显,使用电感元件时容易引起电磁感应,当电感L较大时滤波器的体积和重量都比拟大,在低频域不适用。
2.3.2、有源滤波器:由无源元件(一般用R和C)和有源器件(如集成运算放大器)组成。
这类滤波器的优点是:通带内的信号不仅没有能量损耗,而且还可以放大,负载效应不明显,多级相联时相互影响很小,利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器,并且滤波器的体积小、重量轻、不需要磁屏蔽(由于不使用电感元件);缺点是:通带范围受有源器件(如1集成运算放大器)的带宽限制,需要直流电源供电,可靠性不如无源滤波器高,在高压、高频、大功率的场合不适用。
FIR滤波器(带通滤波器)课设报告
课程设计任务书摘要DSP芯片是一种高性能的微处理器,其技术发展大大推动了数字信号处理技术的发展与应用,目前从工业系统到家电产品,从军事装备到生物医学仪器,无不融入了DSP 技术。
本文阐述了带通数字滤波器的功能和基本原理,并且介绍了CCS3.3环境的相关内容,然后在CCS3.3中以TMS320C55x芯片的汇编语言编程实现了带通数字滤波器的设计。
而且通过仿真和验证,初步完成了设计。
关键词:DSP;微处理器;CCS3.3;TMS320C55x目录1 数字滤波器设计原理 (2)1.1数字滤波器的定义和分类 (2)1.2数字滤波器的优点 (2)1.3 FIR滤波器基本原理 (3)1.3.1 FIR数字滤波器的特点及结构 (3)1 .3.2 FIR滤波器具有的优点 (5)1.4 IIR数字滤波器基本原理 (5)1.5FIR和IIR滤波器的比较 (6)2 TMS320C5X的硬件结构 (7)2.1 C55X的CPU体系结构 (7)2.2 指令缓冲单元(I) (7)2.3 程序流程单元(P) (7)2.4 地址程序单元(A) (8)2.5 数据计算单元(D) (8)3 数字滤波器设计方法 (9)3.1 窗函数法 (9)3.2 模拟数字变换法 (10)4 数字滤波器的MATLAB辅助设计 (12)4.1 MATLAB简介 (12)4.2FDAtool界面介绍 (12)4.3 FIR数字滤波器设计 (13)4.3.1得到滤波器冲激响应序数方法 (13)4.3.2 FIR参数设定及频域响应特性 (14)5 数字滤波器的CCS实现 (15)5.1 简述CCS环境 (15)5.1.1 CCS主要特点 (15)5.1.2 DSP/BIOS和API函数以及RTDX插件 (15)5.2 CCS配置 (16)5.3 CCS环境中工程文件的使用 (16)5.3.1 建立工程文件 (16)5.3.2 创建新文件 (17)5.3.3 向工程项目中添加文件 (17)5.4 编译链接和运行目标文件 (18)5.4.1 对程序进行编译链接 (18)5.4.2 装载.out文件 (18)6运行并观察结果 (19)结论 (21)参考文献 ................................................................................. 错误!未定义书签。
滤波器模电课程设计报告
滤波器模电课程设计报告集团文件版本号:(M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988)模电课程设计报告学院信息科学与技术学院专业电子信息班级学号姓名带通滤波器目录第一章摘要 (3)第二章设计任务和求 (3)2.1 设计任务 (3)2.2设计要求 (3)第三章总体方案选择论证 (4)第四章单元电路的设计 (6)4.1 直流电源的设计 (6)4.2 带通滤波器主体电路 (8)4.3 带宽检测电路 (25)第五章总体电路图 (27)第六章组装与调试 (28)6.1仪器列表 (28)6.2数据波形 (29)6.3组装调试方法技巧 (29)6.4故障排除 (30)第七章电路特点与改进意见 (31)第八章器件列表 (32)第九章参考文献 (32)第十章收获体会 (33)第一章摘要滤波电路是一种能使有用频率信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置。
工程上常常用它来作信号处理、数据传输和抑制干扰。
滤波器电路的功能主要是传送输入信号中有用的频率成分。
本文主要讨论设计一个由运算放大、R和C组成的具有反馈的有源带通滤波器。
在正文中具体阐述了设计有源带通滤波器的过程及方法,并且运用Multisim软件进行仿真和分析最后进行硬件的制作与调试。
【关键词】带通滤波器反馈 Multisim第二章设计任务和求2.1 设计任务采用高通滤波器和低通滤波器级联的设计方案实现带通滤波器的设计,通过多级反馈,减少干扰信号对滤波器的影响。
为了便于检测滤波电路的通带特性,设计一个带宽检测电路,通过发光二极管的亮灭检测电路的带宽范围。
2.2 设计要求(1)输入信号:有效值为1V 的电压信号(2)输出信号中心频率f0通过开关切换,分别为1kHz和10kHz,误差5%以内;(3)带通滤波器带宽:BW=(f f -f f ),增益符合要求情况下带宽尽可能窄;(4)用LED 发光二极管显示上下限截止频率。
第三章总体方案选择论证总体方案选择的论证。
带通滤波器设计报告_2
带通滤波器实验报告一、设计目标采用通用运放LM324设计一个二阶有源带通滤波器电路。
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。
二、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。
三、技术要求1、中心频率处电压增益:1.02、中心频率:2KHz3、频带宽度:1.60—2.40KHz4、输入信号电压:正弦波有效值Ui≤100mV5、电源电压:±12V范围内可任选。
四、实验电路图五.实验multisim仿真及测量步骤实验波特图由上图可知实验电路图满足设计要求中心频率为2KHz,截止频率分别为1.635KHz、2.421KHz,基本符合设计要求。
测量方法及步骤根据电路图连接好电路,直流稳压电源调至±5V,调节函数发生器输入电压为50mV,通过改变函数发生器的输入频率观察交流毫伏表的变化。
所测数据如下:频率电压2KHz 50mV1.64KHz 35mV2.44KHz 35mV由所测数据可知,中心频率为2KHz,频带宽度为1.64—2.44KHz,与设计要求基本一致,试验成功。
六、元件清单及所用仪器面包板一个运算放大器 LM324N 一个电容 4.7μF 一个10nF 两个电阻 40KΩ一个20KΩ一个1.72KΩ一个715Ω一个实验仪器:函数发生器,直流稳压电源,交流毫伏表。
《模拟电子技术基础》课程设计-二阶有源带通滤波器设计
《模拟电子技术基础》课程设计-二阶有源带通滤波器设计
一、背景介绍
滤波器是电子电路中比较常用的部件,它可以起到限制电路中某些频率信号的作用,从而达到指定频率及消隐其它频率信号的目的。
由于其可以灵活控制输出信号,因此将滤波器应用到各种电子元件设计中,尤其是各种传感器应用中,使其输出精确明确。
二、二阶有源带通滤波器
二阶有源带通滤波器是电子电路中最常用的滤波器。
它具有极高的非线性斜率,与各种多种模拟电路应用密切相关,如多调制,编解码,数字信号的发生和接收等。
它包括两个一阶有源元件,一个是放大器,一个是滤波器,他们两个相互耦合,形成了一个较大的滤波限制电路。
三、设计步骤
(1)确定滤波器的有效频率范围:在设计带通滤波器过程中,首先要确定滤波器的有效频率范围,以确保能够带通这个频率范围中的希望被处理的信号;
(2)确定滤波器的输入阻抗:滤波器的输入阻抗可以从外部而来,也可以从电路的内部而来;
(4)确定滤波器的放大器增益:由于放大器如何影响滤波器,因此需要确定放大器的增益,以使滤波器能够有效运行;
(5)确定滤波器的电源:需要确定滤波器的电源电压,以便让电路正常工作;
(6)完成实际布线:按照设计及电路原理图完成实际的布线,并完成滤波器的测试工作。
四、结论
本文简要介绍了二阶有源带通滤波器的相关内容,将滤波器实际应用到电子元件设计中,改善信号质量及抗干扰性能,是有效提高其性能的重要部件。
在实际设计过程中,需要充分考虑滤波器的各种参数,以便最终获得性能最佳的设计方案。
毕业设计论文_基于EDA软件的带通滤波器 精品
课程设计说明书课程设计名称:电子技术课程设计题目:基于EDA软件的带通滤波器设计与仿真学生姓名:专业:电气工程及其自动化学号:指导教师:成绩1 前言1.1 MultisimMultisim 是加拿大于八十年代末、九十年代初推出的用于电路仿真与设计的EDA 软件,又称“虚拟电子工作台”。
Multisim 是在EBA{(Electronics Workbench)的基础上发展起来的,很大程度地增强了软件的仿真测试和分析功能,大大地扩充了元件库中的仿真元件数量,是仿真设计更精确、可靠在电子设计领域,EDA设计和仿真是一个十分重要的设计环节。
众多的EDA设计和仿真软件中,Multisim 以其强大的仿真设计应用功能,在各高校电信类专业电子电路的仿真设计中得到了较广泛的应用。
Multisim 及其相关库的应用对提高科研人员和学生的仿真设计能力,更新设计理念有较大的帮助。
Multisim 软件最突出的特点是用户界面友好,各类器件和集成芯片丰富,尤其是其直观的虚拟仪表是Multisim的一大特色。
Multisim 所包含的虚拟仪表有:示波器、万用表、函数发生器、波特图图示仪、失真度分析仪、频谱分析仪、逻辑分析仪、网络分析仪等。
而通常一个普通和实验室是无法提供这些设备的。
这些以其的使用使仿真分析的操作更符合平时实验的习惯。
本文以Multisim 为仿真设计平台,利用界面直观的原理图设计工具完成电路设计,应使用提供的各种仿真一起深入分析带通滤波器电路。
1.2 滤波器的基本概念滤波器(filter),是一种用来消除干扰杂讯的器件,将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。
对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路,就是滤波器,其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。
主要作用是:让有用信号尽可能无衰减的通过,对无用信号尽可能大的衰减。
滤波器一般有两个端口,一个输入信号、一个输出信号。
滤波器的分类:按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种,按所采用的元器件分为无源和有源滤波器两种,按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种,按滤波器的安放位置不同,一般分为板上滤波器和面板滤波器。
带通滤波器设计实验报告
电子系统设计实践报告实验项目带通功率放大器设计学校宁波大学科技学院学院理工学院班级12自动化2班姓名woniudtk学号12********指导老师李宏时间2014-12-4一、设计课题设计并制作能输出0.5W功率的语音放大电路。
该电路由带通滤波器和功率放大器构成。
二、设计要求(1)电路采用不超过12V单(或双)电源供电;(2)带通滤波器:通带为300Hz~3.4kHz,滤波器阶数不限;增益为20dB;(3)最大输出额定功率不小于0.5W,失真度<10%(示波器观察无明显失真);负载(喇叭)额定阻抗为8Ω。
(4)功率放大器增益为26dB。
(5)功率放大部分允许采用集成功放电路。
三、电路测试要求(1)测量滤波器的频率响应特性,给出上、下限截止频率、通带的增益;(2)在示波器观察无明显失真情况下,测量最大输出功率(3)测量功率放大器的电压增益(负载:8Ω喇叭;信号频率:1kHz);四、电路原理与设计制作过程4.1 电路原理带通功率放大器的原理图如下图1所示。
电路有两部分构成,分别为带通滤波器和功率放大器。
图1滤波器电路的设计选用LM358双运放设计电路。
LM358是一个高输入阻抗、高共模抑制比、低漂移的小信号放大电路。
高输入阻抗使得运放的输入电流比较小,有利于增大放大电路对前级电路的索取信号的能力。
在信号的输入的同时会不可避免的掺杂着噪声和温漂而影响信号的放大,因此高共模抑制比、低温漂的作用尤为重要。
带通滤波器的设计是由上限截止频率为3400HZ的低通滤波器和下限截止频率为300HZ 的高通滤波器级联而成,因此,设计该电路由低通滤波器和高通滤波器组合成二阶带通滤波器(巴特沃斯响应)。
功率放大电路运用LM386功放,该功放是一种音频集成功放,具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点,广泛应用于录音机和收音机之中。
4.2电路设计制作4.2.1带通滤波电路设计(1)根据设计要求,通带频率为300HZ~2.4KHZ,滤波器阶数不限,增益为 20dB,所以采取二阶高通和二阶低通联级的设计方案,选择低通放大十倍。
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模拟电子技术课程设计报告带通滤波器设计班级:自动化1202姓名:杨益伟学号:120900321日期:2014年7月2日信息科学与技术学院目录第一章设计任务及要求1、1设计概述------------------------------------31、2设计任务及要求------------------------------3 第二章总体电路设计方案2、1设计思想-----------------------------------42、2各功能的组成-------------------------------52、3总体工作过程及方案框图---------------------5 第三章单元电路设计与分析3、1各单元电路的选择---------------------------63、2单元电路软件仿真---------------------------8 第四章总体电路工作原理图及电路仿真结果4、1总体电路工作原理图及元件参数的确定---------94、2总体电路软件仿真---------------------------11 第五章电路的组构与调试5、1使用的主要仪器、仪表-----------------------125、2测试的数据与波形---------------------------125、3组装与调试---------------------------------145、4调试出现的故障及解决方法-------------------14 第六章设计电路的特点及改进方向6、1设计电路的特点及改进方向-------------------14 第七章电路元件参数列表7、1 电路元件一览表---------------------------15 第八章结束语8、1 对设计题目的结论性意见及改进的意向说明----168、2 总结设计的收获与体会----------------------16 附图(电路仿真总图、电路图)参考文献第一章设计任务及要求1、1设计概述:带通滤波器是指允许某一频率范围内的频率分量通过、其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器。
在滤波器中,信号能够通过的范围称为通频带或通带,信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围称为阻带,通带和阻带之间的界限称为截止频率,由于元件固有特效的限制,通带和阻带之间存在过渡带。
带通滤波器的实际设计过程中,主要参数包括中心频率f0、频率带宽BW、上限截止频率fh和下限截止频率fl。
其中,通带越窄,其选频特性越好。
1、2设计任务及要求:(1)设计任务:本实验将高通滤波器与低通滤波器串联来实现一个带通滤波器,通过多级反馈,减少干扰信号对滤波器的影响。
为了检测滤波电路的选频特性,设计一个带宽检测电路,通过发光二极管的亮灭近似检测电路的带宽范围。
(2)设计要求:性能指标要求1、输入信号:有效值为1V的电压信号。
2、输出信号中心频率f0通过开关切换,分别为500hz、1khz、5khz、10khz,误差为10%。
3、带通滤波器带宽BW<=(fh-fl),在增益符合要求的情况下带宽尽可能窄。
4、用LED发光二极管显示上、下限截止频率。
第二章 总体电路设计方案2、1设计思想:方案一:将一个低通滤波器和一个高通滤波器串联起来,即可组成一个带通滤波器,如上图。
其中低通滤波器的通带截止频率为f2,高通滤波器的通带频率为f1。
当输入信号通过低通滤波器时,f>f2的信号被滤掉;然后,再通过高通滤波器,f<f1的信号又被滤掉。
最后,只有频率在f1和f2之间的信号才能通过电路,从而实现了“带通滤波”的要求。
UiU0方案二:Ui 经过高通滤波器和低通滤波器后便得到带通信号U2,U2再经过一个低通滤波器可得到低通U3。
再对原信号引入两个反馈,带通信号U2正反馈以及输出端U3引入的负反馈。
这样,输出U2即为改良后的带通信号,便到达了设计目标。
对比分析方案一需要注意一个问题,组成带通滤波器时,低通滤波器的通带截止频率f2必须大于高通滤波器的通带截止频率f1。
否则,如果f2<f1,则任何频率的信号都无法通过电路,也就无法组成带通滤波器了。
方案二其内在原理基本相同,一个全通信号先减去高通,然后减去低通,剩下的就是带通。
但方案二中引入了两个反馈,当频率接近通带截频率但小于时,从输出端引回的反馈信号将增强输入信号的作用,因此,幅频特性在接近通带截止频率时将得到补偿而不会很快下降。
总的来说,方案二在通带截止频率的附近得到较好的改善。
而且加入带通信号的正反馈,使其滤波功能更加接近切比雪夫滤波器,其在过渡带衰减快,和理想滤波器的频率响应曲线之间的误差最小。
总之,方案二比方案一更加完善,误差也更小,同时也考虑到实验器材的选取条件,因此本课题设计采用方案二。
2、2各功能组成主体电路功能:当以U2为输出端时,主体电路相当于一个带通滤波器电路,原信号Ui经过带通滤波器滤波后产生信号U2。
原信号引入的两条反馈即可增强输入信号的作用,也可改善截止频率附近的滤波功能。
线性检波滤波电路功能:输入的正弦信号Ui和U2首先经过检波电路转换为全波,再经过滤波转化为直流量比较显示电路功能:原信号Ui和带通滤波后信号U2经过检波滤波电路后转化为直流量Ui’,U2’通过比较器进行比较,集成运放输出端接发光二极管和电阻后接地。
Ui’接比较器正端,U2’接比较器负端,当Ui’>U2’时,二极管发光,二者相等时,灯闪烁,U2’>Ui’时,灯不亮。
2、3总体工作过程及方案框图总体工作过程:当以U2为输出端时,主体电路相当于一个带通滤波器电路,原信号Ui经过带通滤波器滤波后产生信号U2。
原信号Ui和带通滤波后信号U2经过检波滤波电路后转化为直流量Ui’,U2’通过比较器进行比较,集成运放输出端接发光二极管和电阻后接地。
Ui’接比较器正端,U2’接比较器负端。
当Ui’>U2’时,二极管发光,二者相等时,灯闪烁,U2’>Ui’时,灯不亮。
方案总体框图:第三章 单元电路设计与分析3、1各单元电路的选择低通滤波器 :积分运算电路具有低通特性,上图是反相输入一阶低通滤波电路。
现在分析其电路特性:因为,通常,在分析运算电路时均设集成运放为理想运放,因而其两个输入端的净输入电压和净输入电流均为零,即具有“虚短路”和“虚断路”两个特点。
所以,Up=Un=0;经过电阻R 和电容C 的电流相等。
Un Ui i R-= 1U o U n i SC-=得()1()Uo s Ui s sRC =-然后S 用jw 代入,得到:1Uo Ui jwRC =-上限截止频率012f RCπ=高通滤波器:线性检波电路:当输入Ui 为正时,经过反相器反相,Uo ’<0,而Un=0,因此二极管D1导通,D2不导通,Uo ’=-0.7V 。
Uo 被两个10K 的电阻分压,2UiUo =;当输入Ui 为负时,经过反相器反相,Uo ’>0,故D1不导通,D2导通,2010Un Ui Uo Unk --=,由于虚地点,Un=0,所以2UiUo =-。
综上所述,输入信号Ui 经过绝对值电路后,输出Uo 都为正值,且为输入的一半,即2Ui Uo =。
Ui ’Un3、2单元电路软件仿真低通滤波器幅频特性曲线:检波电路波形曲线:检波滤波电路曲线:第四章总体电路工作原理图及电路仿真结果4、1总体电路工作原理图及元件参数的确定总体电路工作原理图:上半部分为主体电路,下半部分的左右部分均为线性检波滤波电路,右下角为比较显示电路元件参数的确定:首先对主体电路进行分析按照原理框图的设计思想,具体电路布置如上。
第一个运算放大器是反馈端,后面两个运算放大器电路构成两个低通滤波电路。
输入为Ui ,,y1,y2,y3分别为高通,带通,低通输出。
所以y2是此次课题设计的带通滤波器的输出端。
由于课题设计带通滤波器的输出中心频率可变(用开关切换),即有500HZ ,1KHz ,5KHz ,10KHz 四种,因此反相一阶低通滤波电路的电容,电阻要适当取值。
为保证带通滤波电路的输出中心频率的稳定,两个低通滤波电路的电容,电阻取值相同。
我们研究的是带通滤波电路,因此要得到电压放大倍数,即U2/UI 根据理想运算放大器的虚短,虚断特性可以得到:20331010iy U i -=+2111y y i R sC -=+ 3221y y i R sC-=+1333320102010y y i -=⨯+⨯设pn U U U==联立上式得传递函数:21()1()1i sCRy s U s sCR =-++然后用jw 代替s :2111()i wCR y U j wCR =-+- 中心频率从式①中可以看出,当虚部为0时,即电压放大倍数为1,得到1wCR wCR =又2w fπ=,化简得中心频率012f RCπ=根据中心频率公式012f RCπ=,分别算出500HZ ,1KHz ,5KHz ,10KHzsi四种频率时的电阻值,012R f Cπ=(这里我们电容C 取0.01uf )500HZ 时,R1=31.82K Ω 1KHz 时,R2=15.92K Ω 5KHz 时,R2=3.182K Ω 10KHz 时,R3=1.592K Ω4、2总体电路软件仿真信号频率为中心频率时对U2进行波形仿真:带通滤波器的幅频特性曲线:UI、U2经过检波滤波电路变为直流量UI’,U2’第五章电路的组构与调试5、1使用的主要仪器、仪表5、2测试的数据与波形测量数据:测量波形:以中心频率为500hz为例信号源频率为500hz时信号源频率为仿真下限频率306hz信号频率为仿真上限频率840hz5、3组装与调试确定好各元件参数后,获得自己需要的元器件,开始组装。
调试过程:主体电路组装完成后,用函数信号发生器作为信号源,频率选择中心频率,观察U2波形与原信号波形是否反相,如反相则主体电路正常工作。
线性检波滤波电路组装完成后,用函数信号发生器作为信号源,断开电容,看其输出端是否为全波,接上电解电容观察全波是否被滤成直流量,如果正常,则线性检波滤波电路工作正常比较显示电路,观察比较器两端电压变化时,灯是否能正常亮灭,如正常,则比较显示电路工作正常5、4调试出现的故障及解决方法故障一:U2波形出部分失真解决办法:经过仔细观察,发现一处接触不良,换下原来电阻后重新连接,波形恢复正常。
故障二:信号源频率改变,LED指示灯仍一直长亮不灭解决办法:用示波器两通道分别观察比较器两端电压,发现比较器正端电压Ui’高于负端U2’能获得的最大电压。
察觉到自己没有调节好滑动变阻器,将滑动变阻器转动,使输出电压为最大电压的0.707倍。