综合电子系统设计

实验一有源滤波器的设计、放大器实验

一、实验目的

1、理解掌握用运放、电阻和电容组成有源低通滤波、高通滤波和带通、带阻滤波器；

2、熟悉仿真软件multisim的使用；

3、掌握波特图仪的使用；

4、利用multisim进行二阶低通与高通滤波器的设计与仿真分析。

二、实验设备

计算机，仿真软件muitism

三、实验原理

1、前置放大

前置放大所接收的信号一般为有用信号和噪声的叠加，其中有用信号只有几毫伏，噪声信号可能很大，因此前置放大一定要设计一个要高共模抑制比、低漂移、高输入阻抗的小信号放大器。

2、有源滤波器

用压控电压源电路结构或无限增益多路反馈电路实现低通、高通滤波器

图1 压控电压源低通滤波器电路图

其传输函数：

1212

20

1121221212

1

()

()

1

111

()

H

R R C C

H s

H

S S

R C R C R C R R C C

=

-

++-+

；

3

1f

R

H

R

=+

图2 压控电压源高通滤波器电路图

2

20

1121221212

()

(1)111

H S

H s

H

S S

R C R C R C R R C C

=

⎡⎤

-

++++

⎢⎥

⎣⎦

；

3

1f

R

H

R

=+

图3 无限增益多路反馈高通滤波器电路图

其传输函数：

2

1

2

21

223231232

()

1111

C

S

C

H s

C

S

R C C C C R R C C

-

=

++++

（）S

其中通带增益1

2

C

H

C

=-

.U i

o

.

图4 无限增益多路反馈低通滤波器

其传输函数：

设计方法参考已发资料。

四、 实验内容

1、前置放大器：

要求：实现放大倍数500倍；放大器的输入信号小于10mv ，输入阻抗大于10K 欧，共模抑制比大于60dB 。麦克风（咪头）输出阻抗2.2K 欧。

2、有源带通滤波器：性能指标：截止频率30,300,1H L V f KHz f Hz A ===，阻带衰减速率为-40dB/10倍频。

（可以用一级二阶低通与一级二阶高通级联构成二阶带通滤波器）。

五、实验方法及步骤

1、前置放大器设计： 设计图如下：

采用的是反相比例电路与同相比例电路串联的方法作为前置放大电路。输入信号

mv mv U d 105i ≤=，输入阻抗k 100≥欧，共模抑制比大于dB 60（集成运算放大器的输入

阻抗、共模抑制比很大，输出阻抗很小）符合题目要求。 放大电路的电路增益)()1(4623R R R R A uf -•+==)10

1000()10501(-•+=600≥500。 仿真结果如下：

2、有源带通滤波器设计： 设计图如下：

该有源带通滤波器有二阶压控电压源高通滤波器和二阶压控电流源低通滤波器组成。 对于高通滤波器： k R Hz

RC

f nF C k R C C C R R R Hz f H H 3.530021100,10R ,k 100,,300212165==Ω=========得：又令

对于低通滤波器：

k

R KHz

RC

f nF C k R C C C R R R KHz f H L 3.53021

10,10R ,k 100,,3874343==Ω=========得：又令

21.1100

101)100101()1()1(7812=+⋅+=+⋅+

=）（R R R R A v 仿真结果如下：

综合设计原理图如下图所示：

仿真结果如下图所示：

六、实验总结

用通过本次试验，是自己更好的理解了课本上的知识，增加了动手能力，学会了这个软件的应用，也了解了自己的不足，知道了今后该向那方面努力，为以后打下了基础。虽然这个软件不是第一次接触但是还是有些生疏甚至几乎没有什么印象了，不过通过本次试验让

我对该软件重新熟悉起来，希望以后能多练练不至于生疏。总的来说我觉得这次试验收获还是蛮大的，毕竟是自己通过努力做出来的还是有一点成就感的，希望下次会更好吧！