四阶有源高通滤波器课程设计心得【模版】

模拟电子技术课程设计报告书

课题名称 四阶有源高通滤波器

姓 名 邓平 学 号 1012201-29 学 院 通信与电子工程学院 专 业 电子信息工程专业

指导教师

胡赛纯

2011年 12 月12日

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2010级电子信息工程 模拟电子技术课程设计

四阶有源高通滤波器电路的设计

1设计目的

（1）初步掌握一般电子电路设计的方法，得到一些工程设计的初步训练，并为以后的专业课学习奠定良好的基础。

（2）利用教材中有源滤波器的理论知识，并查阅必要的资料设计一个四阶有源高通滤波器。

（3）通过对电子技术的综合运用，使学到的理论知识相互融会贯通，在认识上产生一个飞跃。

2 设计思路

（1）设计二阶高通滤波器的电路图，计算出电路元件的参数。

（2）在二阶高通滤波器电路的基础上，将两个二阶高通滤波器电路串联，得到一个四阶有源高通滤波器电路。

（3）将设计好的电路图放到Multisim 仿真软件中进行仿真 （4）观察滤波器的幅频特性和测量技术指标参数

3 设计方案

3.1 二阶高通滤波器电路

图1是一个无源二阶高通滤波器电路，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，组成二阶有源RC 高通滤波器。 高通滤波电路的传递函数为:

2

002

2

00

()()()/i U s s H s A U s s sw Q w ==++

图1 是一个二阶高通滤波器

其传输函数为：

2

2

()()1(3)()

v vp vp sCR A s A A sCR sCR =•+-+

通带放大倍数：

1

1f up R A R =+

截止频率：

1

2p

f RC

π=

品质因数：

13up

Q A =

-

3.2 四阶高通滤波器电路

四阶高通滤波器的特点是，只允许高于截止频率的信号通过，通过两个二阶高通滤波器电路的串联可得一个四阶高通滤波器电路。下图是四阶高通滤波器的理想物理模型：

图2 四阶高通滤波电路

3.3 设计分析

3.3.1 四阶有源高通滤波器相关参数

（1）通带增益

12vp vp vp A A A =•

5

1

1

1vp R A R =+

7

2

3

1vp R A R =+

（2）传递函数

2

2

()()1(3)()

v vp vp sCR A s A A sCR sCR =•+-+

（3）频率响应

令

011

,23vp

f Q CR A π==

-，则可得出频响表达式

20011()()

vp

v A A f f j f Q f

=

-+

3.3.2 参数计算

截止频率f=50Hz 的高通滤波器

电容器C 的容量应在微法数量级上，电阻的阻值应在几百千欧以内。 现选择电容大小C 1=C 2=C 3=C 4=0.1uF ，则根据公式可得：

1/(2)1/(2 3.14500.0000001)31.8R f C π=**=⨯⨯⨯=千欧 。

所以选择： R=R=31.8千欧，C 1=C 2=C 3=C 4=0.1uF ，R f =33千欧，R 1=31.8千欧，则：A 0=1+R f /R 1=2.03（符合Aup<3,能稳定工作）。 3.3.3 器件选择

器件：

1、导线 若干

2、函数发生器 一台

3、示波器 一台

4、电阻 若干

5、电容 四个

6、直流稳压电源 一个

4 Multisim 仿真图及仿真结果

4.1 仿真电路

由上述各电路设计方案的论证以及电路中各元件正确的选择构成了下面整

体的四阶有源高通滤波电路仿真电路图如下：

图3 四阶有源高通滤波器电路图

4.2 仿真结果

如图4滤波器的波特图，从图中我们可以看到输入信号频率小于51.36Hz 的很少通过电路，小很多的完全被截止，只有大于51.36Hz的信号可以完全通过。

图4 仿真幅值，截止频率

如图5所示：输入、输出的波形图（红色为输入，绿色为输出）；输入信号的频率为20Hz，从图中对比输入和输出的波形图可以看出低频率信号被截止。

图5输入信号的频率f=20Hz的输入，输出波形图

如图6所示：输入、输出的波形图（红色为输入，绿色为输出）；输入信号的频率为60Hz，从图中对比输入和输出的波形图可以看出高频信号可通过。

图6 输入信号的频率f=60Hz的输入，输出波形图

5 主要应用软件

Mulitisim仿真软件

函数编辑器

6 设计体会与建议

6.1 设计体会

本次课程设计让我们了解了滤波器的工作原理以及分类，也让我们熟悉了函数发生器与示波器的操作，熟悉并学会选用电子元器件，对理论知识有了更深刻的理解。通过这次课程设计，我想说：为完成这次课程我们确实很辛苦，但苦中更有乐，对我而言，知识上的收获更重要，精神上的丰收更加可喜。

6.2 建议

此次课程设计是我们的第一次课程设计，在设计过程中我们遇到一些不懂的专业知识，都是在网上查阅了解，所以在以后的实践设计中希望老师能够多加指导，这样可以帮我们节省更多时间，提高做设计的效率，但也因为这样才使得我们有更多的机会去独立思考和实践。希望学校以后能够给我们更多这样的实践机会，这样才能真正的加强我们的专业技能，为以后的工作奠定好基础，同样的这样的实践也改变了我们对专业知识的思考思维，从本质上加强了我们对专业的兴趣。在以后的课程设计中希望学校尽量出没有前例的课题，这样才会真正的考验同学们的能力，让他们从全新的设计中学习更多的知识。

7 参考文献

《电子技术基础》（第五版）主编：康华光

《模拟电子技术基础》（第三版）主编：童诗白华成英