帶通濾波電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告(共15頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上XXX大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告  課程名稱：  模擬電子電路課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 300Hz3KHz帶通濾波電路 院 （部）： 專    業(yè)： 學(xué)生姓名:     學(xué)    號(hào):  指導(dǎo)教師: 第一章1、 引言 測(cè)量和分析工程信號(hào)時(shí)，往往只需對(duì)特定頻率或者特定頻率范圍的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量和分析，但在實(shí)際工程信號(hào)中，往往包含各種各樣的干擾信號(hào)或者說是人們不感興趣的信號(hào)。為了消除這些信號(hào)所產(chǎn)生的不良影響，人們最先想到的就是利用一

2、個(gè)理想的濾波器，將這些干擾信號(hào)全部剔除。本文將以二階有源帶通濾波器為例熟悉濾波的原理并掌握其相關(guān)的應(yīng)用。2、 濾波器的簡(jiǎn)介1濾波器是一種只傳輸指定頻段信號(hào)，抑制其它頻段信號(hào)的電路。濾波器分為無源濾波器與有源濾波器兩種： 1.1無源濾波器:   由電感L、電容C及電阻R等無源元件組成 1.2有源濾波器:   一般由集成運(yùn)放與RC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，它具有體積小、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，由于集成運(yùn)放的增益和輸入阻抗都很高，輸出阻抗很低，故有源濾波器還兼有放大與緩沖作用。利用有源濾波器可以突出有用頻率的信號(hào)，衰減無用頻率的信號(hào)，抑制干擾和噪聲，以達(dá)到提高信噪比或選頻的目的

3、，因而有源濾波器被廣泛應(yīng)用于通信、測(cè)量及控制技術(shù)中的小信號(hào)處理。 2.從功能來上有源濾波器分為：   低通濾波器（LPF）、高通濾波器（HPF）、   帶通濾波器（BPF）、帶阻濾波器（BEF）、   全通濾波器（APF）。其中前四種濾波器間互有聯(lián)系，LPF與HPF間互為對(duì)偶關(guān)系。當(dāng)LPF的通帶截止頻率高于HPF的通帶截止頻率時(shí)，將LPF與HPF相串聯(lián)，就構(gòu)成了BPF，而LPF與HPF并聯(lián)，就構(gòu)成BEF。在實(shí)用電子電路中，還可能同時(shí)采用幾種不同型式的濾波電路。濾波電路的主要性能指標(biāo)有通帶電壓放大倍數(shù)AVP、通帶截止頻率fP及阻尼系數(shù)Q

4、等。3、 主要設(shè)計(jì)要求利用Multisim仿真平臺(tái)試設(shè)計(jì)一有源帶通濾波器，要求為能低于300Hz和高于3KHz的信號(hào)，整個(gè)帶通增益為8dB,在30Hz和300KHz處幅頻衰減應(yīng)不小于26dB。1. 畫出電路圖，說明工作原理，寫明電路參數(shù)及計(jì)算過程2. 進(jìn)行電路仿真，仿真結(jié)果要求為帶通濾波器的幅頻和相頻特性3. 在Multisim中，在電路輸入端輸入一正弦信號(hào)，幅值不變，改變頻率，利用示波器觀察輸入輸出波形，做出波特圖。第二章一、 電路設(shè)計(jì)和分析f>fLv0，fL<f<fH低通濾波電路vi高通濾波電路1、 電路組成原理高通截止角頻率L=1R1C1，高通截止頻率fL=12R1C1

5、低通截止角頻率H=1R3C3，低通截止頻率fH=12R3C3L必須小于H 2、傳遞函數(shù)2.1二階高通濾波電路二階高通濾波電路的傳遞函數(shù)As=AVfS2s2+cQ+c2，式中c=1RC，Q=13-Avffc=12RC 2.2二階低通濾波電路二階低通濾波電路的傳遞函數(shù)As=AVfc2s2+cQs+c2，式中c=1RC，Q=13-Avffc=12RC3、電路電路形式與元件參數(shù)的確定3.1電路形式的確定因?yàn)樽鑾额l程衰減要求不少于26dB，而一階帶通濾波電路每十倍頻程衰減只有20dB達(dá)不到衰減要求，二階帶通濾波電路每十倍頻程衰減40dB滿足阻帶衰減要求，所以濾波電路選用二階帶通濾波電路。3.2電路元

6、件參數(shù)的確定3.2.1二階高通濾波電路參數(shù)的確定根據(jù)巴特沃斯濾波電路階數(shù)n和增益的關(guān)系表可知，一級(jí)高通濾波電路和一級(jí)低通濾波電路串聯(lián)形成一個(gè)一級(jí)帶通濾波電路時(shí)，每一級(jí)的增益都為1.586，即4.006dB所以Av1=1+R3R4=1.586，選定R3=10K,則R4=17K由fL=12R1C1=300Hz,選定R1=R2=10K，則C1=C2=53nF進(jìn)行仿真，幅頻特性曲線如下圖 為滿足實(shí)際應(yīng)用情況保證300Hz3kHz的信號(hào)能夠全部通過，將下限頻率降低1.7%fL實(shí)際=fL×(1-1.7%)=300Hz×(1-1.7%)295Hz,此時(shí)fL實(shí)際=12R1C1=295Hz,

7、選定R1=R2=10K，則C1=C2=54nF電路如下： 進(jìn)行仿真，結(jié)果如下：此時(shí)中頻段增益為4.01dB,符合增益要求，295.64Hz處增益為0.95dB,4.01dB-0.95dB=3.06dB3dB，滿足調(diào)整后fL實(shí)際=fL×(1-1.7%)=300Hz×(1-1.7%)295Hz截至頻率處增益下降3dB的要求。相頻曲線如下：3.2.2二階低通濾波電路參數(shù)的確定由2.1.2可知，每一級(jí)的增益都為1.586，即4.006dB.所以Av2=1+R7R8=1.586，選定R8=10K,則R7=17KfH=12R5C4=3KHz,選定R5=R6=10K，則C4=C3=5.3

8、nF進(jìn)行仿真，幅頻特性曲線如下圖為滿足實(shí)際應(yīng)用情況，將上限頻率提高3.3%，此時(shí)fH實(shí)際=fH×(1+3.3%)=3KHz×(1+3.3%)3100Hz,此時(shí)fH實(shí)際=12R5C4=3.1KHz,選定R5=R6=10K，則C4=C35.13nF電路如下：進(jìn)行仿真，幅頻曲線如下圖：此時(shí)中頻段增益為3.97dB,符合增益要求，3.11kHz處增益為0.97dB,3.97dB-0.97dB=3dB，滿足調(diào)整后fH實(shí)際=fH×(1+3.3%)=3kHz×(1+3.3%)3.1kHz截至頻率處增益下降3dB的要求。相頻曲線如下：4.電路整合將二階高通濾波電路和二階

9、低通濾波電路串聯(lián)，形成二階帶通濾波電路，電路如下圖所示：二、芯片的選擇一片TL082芯片中有兩個(gè)運(yùn)放，正好符合本濾波器所需運(yùn)放的個(gè)數(shù)，其具有4M帶寬，高輸入阻抗，失調(diào)電流低，與OPA690、OPA680相比，能力差一點(diǎn)，但TL082價(jià)格較便宜，且完全可滿足本設(shè)計(jì)的所有要求，綜合考慮選用TL082第三章1、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 1、設(shè)計(jì)結(jié)果 將整合后的電路進(jìn)行仿真，幅頻特性如下圖：1. 通帶增益為7.96dB，達(dá)到整個(gè)帶通增益為8dB的要求。2. 在上限頻率fH=3.1KHz處和下限頻率fL=295Hz處，增益約為4.97dB，7.96dB-4.97dB=2.99dB3dB，滿足截至頻率處增益下降3d

10、B的要求，達(dá)到300Hz3KHz的帶寬和通頻帶要求。3. 在f1=30Hz和f2=30KHz處，增益約為-31.48dB。7.96dB+31.48dB=39.44dB40dB,符合二階濾波電路每十倍頻程衰減40dB的衰減特性， 達(dá)到在30Hz和300KHz處幅頻衰減應(yīng)不小于26dB的要求。相頻特性如下：4、 遇到的問題一開始誤認(rèn)為一級(jí)高通濾波電路與一級(jí)低通濾波電路相連，高通濾波電路為第一級(jí)，低通濾波電路為第二級(jí)，形成一個(gè)二級(jí)帶通濾波電路。概念的錯(cuò)誤，導(dǎo)致設(shè)計(jì)時(shí)高通和低通的增益不對(duì)。進(jìn)行仿真時(shí)得不到正確的幅頻特性曲線。 3、解決方法一級(jí)高通濾波電路與一級(jí)低通濾波電路相連形成的是一級(jí)帶通濾波電路，所以高通和低通的電路的增益都應(yīng)為1.586，即4.006dB。修改每一級(jí)的電路增益為1.586。第四章 1、設(shè)計(jì)優(yōu)缺點(diǎn) 巴特沃斯濾波器與切比雪夫?yàn)V波器相比，它在通頻帶內(nèi)外都有平穩(wěn)的幅頻特性，但有較長(zhǎng)的過渡帶，在過渡帶上很容易造成失真。 2、課程總結(jié) 模電課程設(shè)計(jì)是模擬電路學(xué)習(xí)的實(shí)踐課程，通過該課程的學(xué)習(xí)，我體會(huì)到理論要與實(shí)踐結(jié)合才能發(fā)揮作用，只學(xué)習(xí)理論并不一定能完成