工频陷波器及肌电滤波器仿真设计实验报告

昆明理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告

（2013 —2014 学年第一学期）课程名称：现代医学电子仪器原理与设计开课实验室：信自楼111 2012年11月30日

年级、专业、班学号姓名成绩

实验项目名称工频陷波器及肌电滤波器仿真设计指导教师

教师评

语

教师签名：

年月日

一. 实验目的

1.学习Protel99SE电路仿真软件的使用；

2.仿真、分析工频陷波器及肌电(EMG)电路；

3.分析、理解工频陷波器及肌电(EMG)电路在心电图机中的意义；

4.分析理解滤波器的原理及实现方法。

二. 实验仪器、材料

计算机（PII以上），Protel 99SE软件。

三. 实验内容及步骤

1).在Protel 99se中新建原理图文件“xbq.Sch”。

2).打开原理图文件“fdq.Sch”，在左侧的Browes SCH中点击【Add/Remove】 ,

选取Design Explorer 99 SE\Library\SCH\sim.ddb，点击Add加入sim仿真

库（注意：在Protel中绘制仿真电路原理图时，必须选取Sim library中的

元器件，其它库中元器件无仿真模型不能进行仿真）绘制图一所示的电路图。

输入信号（1v、50Hz）：

图一50Hz双T陷波器

3）.设置仿真参数，仿真模式。

菜单：Simulate -> Setup；

General -> AC Small Signal设置AC Small Signal仿真参数，【Sweep Type】

可以设置为线性，也可设置为分贝（下图设置为分贝）；在【General】加入观

察点网络标号IN和OUT，并运行仿真分析【Run Analyses】：

4）.在Protel 99se中新建原理图文件“xbqer.Sch”,绘制图二所示的电路图，输入信号（1V、10Hz），并设置3）中所示的仿真参数、仿真模式：

图二40Hz低通滤波器

5）.在Protel 99se中新建原理图文件“xbqsan.Sch”,绘制图三所示的电路图，输入信号

（1V、50Hz），并设置3）中所示的仿真参数、仿真模式：

图三50Hz低通滤波器

四.实验数据

1.工频陷波器及肌电(EMG)滤波器的频率响应曲线？并进行分析？

1）图一频率响应分折波形：

交流分析：

在交流分析中，输入是一个固定值，即输入信号1V，由图中大致可以看出，该陷波器的中心频率为50Hz。

传输分析：

在传输分析中，信号源加的是1V正弦信号，故输入为幅值是1V的正弦信号，输出在开始时瞬间有个冲击，之后大于50Hz的所有的波在通过50Hz双T滤波器后都被滤掉，输出很小。

2).图二频率响应分折波形：

交流分析：

R1和C1构成一个低通滤波器，只允许频率低于中心频率的波通过，高于中心频率的波都会被滤掉。 传输分析：

图二只采用了一个跟随器（放大倍数为1），且信号源的频率较低（20Hz ），所以在传输分析中，输入和输出的波形完全相同。 2）.图三频率响应分折波形：

由图三可求出，该滤波器的中心频率为：

01111

50.342**2*67.3*47f Hz

R C k n ππ=

==

交流分析：

图三中R161和C118构成一个低通滤波器，且由图中可以看出，该滤波器的中心频率为50Hz ，所以50Hz 以前的波都可以通过，50Hz 之后的所有的波都被滤掉。 传输分析：

2.滤波器中心频率、带宽、品质因素（Q 值）定义？根据实验结果计算工频陷波器及肌电(EMG)滤波器中心频率，带宽，Q 值，上、下限截止频率？

(1)滤波器的中心频率是指增益下降3DB 的地方的频率 带宽： 带通和带阻滤波器工作的频率范围。

品质因素： Q 值是滤波器的品质因数，是评价带通和带阻滤波器的频率选择性的一个重要指标，定义为中心频率除以滤波器带宽。

（2）图一中中心频率f0=50.689Hz ；上限截止频率为：11.877Hz 下限截止频率为： 221.31HZ 带宽为：221.31-11.877=209.433HZ

Q 值为50.689/209.433=0.24

上限截止频率中心频率下限截止频率图二中中心频率f0=40.297Hz；

图三中中心频率f0=50.742Hz；上限截止频率为：26.776HZ 下限截止频率为：63.415HZ 带宽为：63.415-26.776=36.639HZ

Q值为:50.742/36.639=1.38

上限截止频率中心截止频率下限截止频率

2.输入信号在工频陷波器及肌电(EMG)滤波器的带内、带外的输入、输出波形？并进

行分析？

五.预习要求及思考题

1.复习在前面课程中所学内容中有关滤波器设计的相关内容。

滤波器的设计，一般要先确定如下性能：

（1）滤波器的类型：包括所设计的滤波器为低通还是高通，带通还是带阻，以及滤波器的逼近函数：是巴特沃兹还是切比雪夫。

（2）滤波器的通带截止频率和阻带截止频率，以及通带增益和阻带衰减。

（3）滤波器的阶数。

（4）滤波器的其他要求，如：波纹、相频特性等。

2.自学Protel 99SE电路仿真中的AC Small Signal Analyses。

单击菜单中的【Simulate】-> 【Setup】选项，在打开的参数设置窗口中，在选择

【AC Small Signal】设置AC Small Signal仿真参数，【Sweep Type】可以设置为

线性【Linear】，也可设置为直接输出DB【Octave】。

3.有源滤波器、无源滤波器设计方法？

答：有源滤波器的设计方法通常有公式法、（归一化）图表法、计算机辅助设计法和类比法。

4.有源滤波器、无源滤波器种类？

答：按滤波器的频率特性高通和低通都可以分为四种基本类型：有/无源高通、有/无又