带阻滤波器设计范文

模拟电路课程设计报告设计课题：二阶带阻滤波器的设计

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题目二阶带阻滤波器的设计

一、设计任务与要求

1．截止频率f H＝2000Hz,f L=200Hz；

2．电压增益A V=1----2；

3．阻带衰减速率为-40dB/10倍频程；

4．用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。

二、方案设计与论证

将输入电压同时作用于低通滤波器和高通滤波器，再将两个电路的输出电压求和，就可以得到带阻滤波器，其中低通滤波器的截止频率fp1应小于高通滤波器的截止频率fp2,因此电路的阻带为（fp2-fp2).实用电路常利用无源LPF和HPF 并联构成带阻滤波器电路，然后接同向比例运算电路，从而得到有源带阻滤波器，由于两个无源滤波电路均由三个元件构成英文字母Ｔ，故称之为双Ｔ网络。

根据电路的传递函数和归一化滤波器传递函数的分母多项式，建立起系数的方程组。根据课设要求，我们选择巴特沃斯（butterworth）滤波电路。巴特沃斯滤波器的幅频响应在通带中具有最平幅度特性，但是通带到阻带衰减较慢。由于要求为-40dB/十倍频程，选择二阶有源低通滤波器电路，即n=2。

方案一、压控电压源二阶带阻滤波器

这种电路的性能和带通滤波器相反，即在规定的频带内，信号不能通过（或受到很大衰减或抑制），而在其余频率范围，信号则能顺利通过。在双T网络后加一级同相比例运算电路就构成了基本的二阶有源BEF。电路图如下：

方案二、无限增益多路负反馈二阶带阻滤波器

该电路由二阶带通滤波器和一个加法器组成

三、单元电路设计与参数计算

(1)直流电源部分

直流电源由电源变压器，整流电路，滤波电路，稳压电路四部分构成。

1、稳压电源的组成框图

2、电路图

3、整流、滤波电路

用四个整流二极管组成单相桥式整流电路，将交流电压Ｕ

2变成脉动的直流

变压整

流

滤

波

稳

压

负

载

电压,为了减小电压的脉动，再经滤波电容C

1

滤除纹波,输出直流电压Ui ，

U I =1.2U

2

为了获得较好的滤波效果，在实际电路中，应选择滤波电容的容量满足R

L

C=(3～5)T/2的条件。两个二极管分别与LM7812和LM7912反向并联，取到保护电路的作用。同时在后面有两个发光二极管监视电路。

4、稳压电路

稳压电路中用三端固定稳压器组成固定电压输出电路，用Ｃ为抗干扰电容，用以旁路在输入导线过长时窜入的高频干扰脉冲，Ｃi是用来改善输出瞬变特性和防止电路产生自激振荡．所接的二极管对稳压器起保护作用，防止输入端短路时Ｃ2上电荷对稳压器内部放电使内部输出管击穿而损坏。

三端固定式集成稳压器构成稳压电路时要求输入电压Ui不能过低，

Ui—U

>3V

根据输出电压、电流选用三端集成稳压器及输入电压。

(2)二阶带阻滤波器部分

所选用的的电路为压控电压源二阶带阻滤波器电路：

电路性能参数

通带增益

中心频率

带阻宽度 B＝2（2－Aup）f0 选择性

电路的传输函数

其中，通带电压放大倍数

阻带中心处的角频率

品质因数

其中R1=R2则Q=0.5

根据截止频率f

H ＝2000Hz,f

L

=200Hz；可得知中心频率fo=1100Hz, 中心频率

试验中选用电容C=100nf，因此可求R=1.448K欧姆，R/2=0.724K欧姆。

电压增益中Ｒ１＝２０ｋ，Ｒｆ＝１０ｋ，Ａｖ＝１＋Ｒｆ／Ｒ１＝１．５．（课程设计要求要求是１——２）。

四、总原理图及元器件清单

1．总原理图

直流电源电路

压控电压源二阶带阻滤波器

波特图所显示的幅频特性

2．元件清单

元件序号型号主要参数数量备注（单价）

三端稳压管LM7812 1 输出直流电

压+12V

三端稳压管LM7912 1 输出直流电

压—12V T1 Ua741 Ua741 1 0.2

c1 瓷片电容100nf 2 0.3

c2 瓷片电容220nf 1 0.3

C1,C2 电解电容3300uf 2 0.3

C3,C4 电解电容0.33uf 2 0.3

C5,C6 电解电容220uf 2 0.3

五、安装与调试

（一）静态调试：

用万用表对电路板进行静态测试，目的主要是为了防止虚焊或者漏焊。静态调试没有问题之后方可以到实验室进行动态测试，主要测试参数有正弦波的幅值，输出波形频率范围。

（二）动态调试：

仔细检查装好的电路，确定元件与导线连接无误后，接通电源。在电路的输入端假如Vi=200mv的正弦信号，慢慢改变输入的信号的频率（注意保持Vi的不变），用示波器观察输出电压的变化。在滤波器的截止频率附近，观察电路是否具有滤波特性，若没有滤波特性，应检查电路，找出故障原因并排除之。

若电路具有滤波特性，可进一步进行调试。对低通滤波器应观测其截止频率是否满足设计要求，若不满足设计要求应根据公式，确定应调整哪个元件才能使截止频率既能达到设计要求又不会对其它的指标参数产生影响。然后观测电压放大倍数是否满足设计要求，若不达到要求，应根据相关公式调整有关的元件，使其达到设计要求。

通过测试设计值点电路板的结果，对电路板进行修正以达到设计要求。

设计指标：fo=1100Hz，增益为Av=1——2，-40dB/十倍频程。输入信号Vi=200mv，观察滤波器的截止频率fc及电压放大倍数Av。

按要求理论测试结果应为：在相对低频时，如f1为200Hz时，电压放大倍数为1.5；在f=1100Hz时，Av=0；在相对高频时，如f1为2000Hz时，电压放大倍数为1.5。

六、性能测试与分析

在已经调试好的电路中使VI=200mv,不断调节输入信号的频率并记录在调试过程中的23组数据分别记录下输入电压的频率还有输出的Vo。

在仿真软件中得到的在三个频率下的输出电压如下