帶通濾波電路設(shè)計(jì)

1、帶通濾波電路設(shè)計(jì)一. 設(shè)計(jì)要求(1 )信號(hào)通過(guò)頻率圍f在100 Hz至10 kHz之間;1 dB圍，而在100 Hz至10 kHz濾波電路(2) 濾波電路在1 kHz的幅頻響應(yīng)必須在土 的幅頻衰減應(yīng)當(dāng)在 1 kHz時(shí)值的土 3 dB圍;(3 )在10 Hz時(shí)幅頻衰減應(yīng)為26 dB，而在100 kHz時(shí)幅頻衰減應(yīng)至少為16 dB。二. 電路組成原理由圖(1 )所示帶通濾波電路的幅頻響應(yīng)與高通、低通濾波電路的幅頻響應(yīng)進(jìn)行比較，不難發(fā)現(xiàn)低通與高通濾波電路相串聯(lián)如圖(2)，可以構(gòu)成帶通濾波電路，條件是低通濾波電路的截止角頻率 W大于高通電路的截止角頻率 W,兩者覆蓋的通帶就提供了一個(gè)帶通響 應(yīng)。WHW

2、l1R1C1圖(1)低通截止角頻率高通截止角頻率R2C2VO必須滿足ww低通1WHw高通fw帶通OOVLWHw圖（2）三. 電路方案的選擇參照教材10.3.3有源帶通濾波電路的設(shè)計(jì)。這是一個(gè)通帶頻率圍為100HZ-10KHZ的帶通濾波電路，在通帶我們?cè)O(shè)計(jì)為單位增益。根據(jù)題意，在頻率低端f=10HZ時(shí)，幅頻響應(yīng)至少衰減26dB。在頻率高端f=100KHZ時(shí)，幅頻響應(yīng)要求衰減不小于16dB。因此可以選擇一個(gè)二階高通濾波電路的截止頻率fH=10KHZ, 個(gè)二階低通濾波電路的fL=100HZ，有源器件仍選擇運(yùn)放LF142，將這兩個(gè)濾波電路串聯(lián)如圖所示，就構(gòu)成了所要求的帶通濾波電路。由教材巴特沃斯低通、

3、高通電路階數(shù)n與增益的關(guān)系知 Avfi=1.586，因此，由兩級(jí)串聯(lián)的帶通濾波電路的通帶電壓增益（Avf1）2=（ 1.586）2=2.515,由于所需要的通帶增益為0dB,因此在低通濾波器輸入部分加了一個(gè)由電阻R1、R2組成的分壓器。設(shè)計(jì)完成的電路如圖所示。信號(hào)源vI通過(guò)R1和R2進(jìn)行衰減，它的戴維寧電阻是R1和R2R-i h35.7KQ18KQ1000uF+O.1uF O.1uFF848KC,RCD14KQ+23.KIOOOuF39.KF5T18KDF982KQ68KQ圖(3)VO三.元件參數(shù)的選擇和計(jì)算在選用元件時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮元件參數(shù)誤差對(duì)傳遞函數(shù)帶來(lái)的影響?，F(xiàn)規(guī)定選擇電阻 值的容差為1%

4、電容值的容差為5%由于每一電路包含若干電阻器和兩個(gè)電容 器，預(yù)計(jì)實(shí)際截止頻率可能存在較大的誤差(也許是 +10%。為確保在100Hz 和10kHz處的衰減不大于3dB.現(xiàn)以額定截止頻率90Hz和1kHz進(jìn)行設(shè)計(jì)。 前已指出，在運(yùn)放電路中的電阻不宜選擇過(guò)大或較小。一般為幾千歐至幾十千歐較合適。因此，選擇低通級(jí)電路的電容值為1000pF,高通級(jí)電路的電容值為10.1卩F,然后由式WC 丄可計(jì)算出精確的電阻值。RC1對(duì)于低通級(jí)由于已知c=1000pF和fh=11kHz,由式Wc 算得R3=14.47k Q ,先 RC選擇標(biāo)準(zhǔn)電阻值R3=14.0kQ.對(duì)于高通級(jí)可做同樣的計(jì)算。由于已知C=0.1yF和

5、 fL=90Hz，可求出 R7=R418kQ考慮到已知 Avf仁1.586，同時(shí)盡量要使運(yùn)放同相輸入端和反相輸入端對(duì)地的直流電阻基本相等，現(xiàn)選擇 R5=68k, R10=82k,由此可算出 R4=(Avf1-1)R5 39.8k,R9=(Avf1-1)R10 48k，其容差為1%。的并聯(lián)值，這個(gè)電阻應(yīng)當(dāng)?shù)扔诘屯?jí)電阻R3（=14k）。因此，有 R1 R2R3 14KRi R2由于整個(gè)濾波電路通帶增益是電壓分壓器比值和濾波器部分增益的乘積，且應(yīng)等于單位增R 2R 2益，故有？（Avfi）?2.515 1Ri R2Ri R2聯(lián)解式 和，并選擇容差為1 %的額定電阻值，得 R1=35.7kQ和R2=

6、23.2kQ。四. 電路仿真分析1. 設(shè)計(jì)好電路后，根據(jù)電路圖進(jìn)行仿真。仿真圖如圖（4）同祁血 IBili刪h勒晦卻百|(zhì)1|囤囚-o r %姑” &血電血*博字nra r & y 5 3Jt II 4懾震:- m :舊WW EWHWUJ U疋血卩 SAjQJ護(hù)室型.胡町國(guó)#sge 石曰日任卜曲” *巧一 MM- v (F Ih - 團(tuán)Fom慚 I弼irlJBU J&etnm 百mt a : ea 0xm1 ttrt：- jn11 Wulli：i I bEff |七|*傘|ci-Jw gijtJ eta la 4#*尊1蘭10切I* r*JTJ2 h A*wfiffwrfWflip 忡 * rWfecPN：著i砌VflTfllFFtluSIl._ SIM-.Ft亓卿沁嶂WL。才1*mwi囲 KEfl 41閣flsm-ws5 tici1 “*41口