带阻滤波器的设计

目录

一：题目分析及设计思路二：电路图及电路原理分析（1）实验原理

（2）实验电路图

（3）具体步骤

三：电路参数的确定

四：电路的功能或性能验证五：设计成果

六：总结与体会

七：参考文献及资料

带阻滤波器的设计

学院：应用技术学院作者：某某一：题目分析及设计思路

1.题目设计

课题设计题目：带阻滤波器的设计

课程设计主要内容：

1中心频率f=1600Hz

2用波特图仪仿真电路的幅频特性

2题目设计分析

1滤波器是一种能使一部分频率的信号顺序通过，而其他频率的信号大幅衰减的电路。工程上常用滤波器进行模拟信号的处理，如数据传输、抑制干扰等。

2低通滤波器，即低频信号能通过，而高频信号不能通过的滤波器，f0称为截止频率。低通滤波器只允许频率低于截止频率f0的信号顺利通过。

3高通率波器与低通滤波器的性能刚好相反，即只允许频率高于截至频率的信号通过而低频信号不能通过。由于受集成运放带宽的限制，高通滤波器的通带也是有限的。

4带阻滤波器即不允许某一频率带范围内的信号通过，而允许其余频率的信号通过的滤波器。与高通滤波器相似，受运放带宽限制，高频段的通带宽度也是有限的。

我们可以将低通滤波器和高通滤波器并联起来选择合适的参数即可构成带阻滤波器。且低通滤波器的截止频率f L应低于高通滤波器的截止频率f H，f H与f L之间的频带即为带阻滤波器的阻带。

二：电路图及电路原理分析

原理图：

（2）综合电路图：

（3）具体设计步骤：

首先，查找了很多资料，包括相关的低通高通带通的滤波电路公式及说明。

为了克服图5.1电路在截止频率

ω附近增益下降过多的缺点，通

常是将第一级 RC 电路的电容Ｃ的接地端改接到运算放大器的输出端，如图5.1（a）中虚线部分所示。这实际上是通过电容Ｃ在

ω附

近引入了部分正反馈而对该频率范围内的电路增益进行了补偿。我们将这种电路称为改进的二阶低通滤波电路。

图5.1 低通滤波电路 电路的电压传输函数为：

2

02

2000/)()()(ωωω++==Q s s A s U s U s H i ； 1

1R R Aup f +

=；

其中，Q 为电路的等效品质因数。电路的幅频特性可能会在 ω=ω0 处出现峰值。峰值的大小与电路的Q 值有关。（设定Q=1）

2、高通滤波器(HPF)

图 5.2(a)是一个二阶高通滤波器。图中虚线部分是一个无源二阶高通滤波电路。为了提高它的滤波性能和带负载的能力，将该无源网络接入由运放组成的放大电路中，组成二阶有源 RC 高通滤波器。

采用低通滤波电路相同的分析方法，可得高通滤波电路的传输函数为:

2

02

2

00/)()()(ωω++==Q s s s A s U s U s H i (5.3)

其中0 、0A 和Q 与式(5.2)相同。该电路的幅频特性如图5.2（b ）所示。

图5.2 高通滤波电路

三：电路参数的确定：

二阶低通滤波器的通带增益Aup: Aup=1+Rf/R1

截止频率，它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率fo: fo=1/2πRC fo=20㏒|Au|;

Au=(1+(RC)*(RC))/(1+2[2-Aup]RC+RC*RC)

由中心频率为1.6kHz ，代入公式可得R 与C 的关系.

为了使电路运行更稳定，所以选择了较小的电容。这里取C=1uF.带入C 可得R 的值约为1K ，取R1=1K,则Rf=1.9K.

四：电路的功能或性能验证

在虚拟平台连接好电路，打开检测开关和波特图仪显示器检测所接电路图是否正确，然后不断的调试波特图仪上的参数，通过翻阅和网上查找相关资料以及同老师和同学探讨，找出问题并进行相应的调整、

修改，然后再验证，最终还是得到了满足题目要求的结果。

五：设计成果

由波特图所输出的波形看，实验基本得以实现.

（2）通过上面的设计可得此电路所用元器件明细表如下：序号名称型号和规格数量备注

1 信号发生器 1 输入Ui

2 电阻

1KΩ 3

2个低通所用，

1个同向比例

运算电路所用

0.5KΩ 1 高通所用

1.9KΩ 1 同向比例运算

电路所用

3 电容

0.05μF 2 高通所用

0.1μF 1 低通所用

4 放大器LM741 1 同向比例运算

电路所用5 波特图仪 1 查看幅频特性

六：总结与体会

本次设计主要通过模拟电路的知识来设计.

在制作过程中虽然滤波元件不多，但是还有些困难，很多时候由于不小心而导致错误！

其次，开始选到此题目的时候，只是想着运用模电实验中的方法来做，然而具体实施起来却遇到了很多困难，因为对实验原理不够清楚。通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。现在设计已经做好了，虽然花了很多时间，但学到了很多东西。做课设的时候自己认真查阅各种资料，增强了自己对知识的理解，很多以前不是很懂的问题现在都已经解决。

这次课程设计之后，使我明白了做任何事情都要认真仔细，不然的话，会花更多的时间才能做好。课程设计有利于提高我们的能力，能把我们所学的书本知识运用到实际生活中去，同时也丰富了我们的业余生活，提高我们对知识的理解能力。同时也使我意识到：一个良好的设计思路，是电路的生命。宁愿在思路设计上多花上50%的时间，因为前期看似慢，实际上恰恰给后期的制作带来很大的方便，效果往往是