帶通濾波電路設計說明書

帶通濾波電路設計一.設計要求信號通過頻率范圍f在100Hz至10kHz之間；濾波電路在1kHz的幅頻響應必須在±1dB范圍內，而在100Hz至10kHz濾波電路的幅頻衰減應當在1kHz時值的±3dB范圍內；在10Hz時幅頻衰減應為26dB，而在100kHz時幅頻衰減應至少為16dB。二?電路組成原理由圖(1)所示帶通濾波電路的幅頻響應與高通、低通濾波電路的幅頻響應進行比較，

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帶通響H L應。VoWH1R1CVoWH1R1C1Wl1R2C2圖(1)低通截止角頻率高通截止角頻率必須滿足W<WLH|A||低通O|A|+高通O|A||低通O|A|+高通Ou|A|+WL [ W帶通W W wL H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計。這是一個通帶頻率范圍為100HZ-10KHZ的帶通濾波電路，在通帶內我們設計為單位增益。根據(jù)題意，在頻率低端仁10HZ時，幅頻響應至少衰減26dB。在頻率高端仁100KHZ時，幅頻響應要求衰減不小于16dB。因此可以選擇一個二階高通濾波電路的截止頻率fH=10KHZ,一個二階低通濾波電路的fL=100HZ，有源器件仍選擇運放LF142，將這兩個濾波電路串聯(lián)如圖所示，就構成了所要求的帶通濾波電路。由教材巴特沃斯低通、高通電路階數(shù)n與增益的關系知Avf=1.586，因此，由兩級串聯(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由電阻R1、R2組成的分壓器。

+viO23.KQlOOOuF18(QC35.KQ14(QO.luFO.luF4&Q1OOOu39.8QR6R1R+viO23.KQlOOOuF18(QC35.KQ14(QO.luFO.luF4&Q1OOOu39.8QR6R1R4C1C4C2丄Vo1&Q82(Q圖(3)三.元件參數(shù)的選擇和計算在選用元件時，應當考慮元件參數(shù)誤差對傳遞函數(shù)帶來的影響?，F(xiàn)規(guī)定選擇電阻值的容差為1%，電容值的容差為5%。由于每一電路包含若干電阻器和兩個電容器，預計實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進行設計。前已指出，在運放電路中的電阻不宜選擇過大或較小。一般為幾千歐至幾十千歐較合適。因此，選擇低通級電路的電容值為1000pF，高通級電路的電容值為O.I^F,然后由式WC=丄可計算出精確的電阻值。CRC對于低通級由于已知c=1000pF和fh=11kHz,由式W=丄算得R3=14.47kQ，先CRC選擇標準電阻值R3=14.0kQ?對于高通級可做同樣的計算。由于已知C=0.1^F和fL=90Hz,可求出R7二R8~18kQ考慮到已知Avf1=1.586，同時盡量要使運放同相輸入端和反相輸入端對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)R5a39.8k,R9=(Avf1T)R10a48k，其容差為1%。設計完成的電路如圖所示。信號源vI通過R1和R2進行衰減，它的戴維寧電阻是R1和R2

RR的并聯(lián)值，這個電阻應當?shù)扔诘屯夒娮鑂3（=14k）。因此，有一-R3=14KGR1+R2 3由于整個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，且應等于單位增R益,2 ?2.515=1益,R1+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=23.2kO。四.電路仿真分析設計好電路后，根據(jù)電路圖進行仿真。仿真圖如圖（4）圖⑷2?仿真電路調試及測試結果（紅線為輸入，黃線為輸出）B文件（B扁輯㈢視囹GO繪制（E）MCU（M）仿真⑸W（rD工ME）報告?選項回窗口呦幫助（W二1B文件（B扁輯㈢視囹GO繪制（E）MCU（M）仿真⑸W（rD工ME）報告?選項回窗口呦幫助（W二1創(chuàng)上□冷m』sa靠龜倉*9卩甌圖國四十H餐1電.冒卜-鉀蟻 司必嗚▼加嗨■“a?ms 1媚呼1MI5C星y?.M?|5|■?=J-@卜帀口⑥Q@QU歸iSiH-Multisim-[?t+1*]□X層級L可見度I項目視圖I18KQIM12CN:R223.2的R223.2kJICOOpFC3：T—O.1pFOJpF:C4T卜ReflDes電路圖區(qū)段系列 值 容差制造商印跡 描述標簽坐標X"旋轉翻轉顏色寒件間（mil）霎件組 管腳交換柵極交換VCCAVI設計1POWE...SOOmVr...GenericG8未施轉未翻轉默認僅限內柵極XBP1設計］A8未旋轉未翻轉默認僅限內柵極XFG1設計1A0未施轉未翻轉默認僅限內柵極XSC1設計1□C4未炭轉▼未翻轉▼默認□ □ 13是 ▼僅限內柵極▼ V<>a導出円圖(5)仿真圖(1)輸入100HZ,Vpp=5v正弦波B設計1-Multisim-［設計1*1 —◎站文件（E）精㈢視圏凹繪制T）MCU（M）仿真⑸WQD工MCD報告遲）選項◎窗口呦幫助（tD-$D3用田|場R|芷電）?|勺列__畫圖園畫b圜住|%彌匚希蟻耐工□色*際eT曰?卜設計站文件（E）精㈢視圏凹繪制T）MCU（M）仿真⑸WQD工MCD報告遲）選項◎窗口呦幫助（tD-$D3用田|場R|芷電）?|勺列__畫圖園畫b圜住|%彌匚希蟻耐工□色*際eT曰?卜設計1-?設計1晝處J可見Jt|項目視圖I回??QEIJ2S1反向:|保存|T2-T1時間7,955s7,955s0.000s通直A-1.918V-1.918V0.000V1詭1pn~l煽S巴'P籃HH.HVL■型nsss釜翳牆時基通道A通道B觸岌標H： |lms/DivIm刻度：|5V/Div」刻度：[1WiVJ邊沿：EEHbE)二X軸位移〔格）：|0n丫軸位移〔格）：|o「Y樹立移〔格）：-0]水平：也 r1[y/H添加B/AA/B 交流0|直流||交流|0直流-?1單次正常自動1無L通-180.647mV-180.647mV0.000VJ目婚口導出?-II-0.WF；；；0.1|JF—|卜LF412GH.R848kC電設設設設卑亠1111路計計計計值SBEpa旋轉 翻轉顏色零件間距in-nl）零件組未未未未轉轄轉轉轉轉糕轉MB-1"EmMmMBJ未未未未是是是是□a.柵極交換僅限內柵極僅限內柵極▼収限內柵極僅限內柵極圖（6）（2）輸入300HZ,Vpp=5v正弦波謙Stt1-Multisim- *]崔|文件（E鐳㈢視圍GO繪制舊MCUthiD仿真⑸W（n）IMCD報告?選項回窗口呦耕助凹晝級_|可見度I項目視圖IRefDes電路圖區(qū)段s::i時rannD3用唧|冒鳥|需諂@|?9&] 畫畫國因晝級_|可見度I項目視圖IRefDes電路圖區(qū)段s::i時rannD3用唧|冒鳥|需諂@|?9&] 畫畫國因b圜它|%君「鉀喙一5|必劭▼翻劭▼|爐超F(xiàn)3囲設計1*容差制匿商印跡標菱坐標X"旋轉系列值31SHIa圈IBIBnIBl■團IglBlBlalBgllS一?轉轉轉轉

未未未未轉輯轉轉-ss未未未未僅限內柵極僅限內柵極▼僅限內柵極圖(7)輸入1000HZ,Vpp=5v正弦波圖（8）輸入3KHZ,Vpp=5v正弦波誌：S計1-Multisim-[設計1*1囲文件（B稠㈢視圉GO繪制?MCU（M）仿真⑸鞍（n）IMCD報告?選項◎窗口回幫助凹D西2§尋ap畫國國國］?圜律I￡劇一昨巫波器-XSC"!iStf-IW專冊訐尙缶回一芭m欣鼻工?星丨鬲』丨籟卜師口□洛旦宮諂B□???卜設計囲文件（B稠㈢視圉GO繪制?MCU（M）仿真⑸鞍（n）IMCD報告?選項◎窗口回幫助凹D西2§尋ap畫國國國］?圜律I￡劇一昨巫波器-XSC"!iStf-IW專冊訐尙缶回一芭m欣鼻工?星丨鬲』丨籟卜師口□洛旦宮諂B□???卜設計1：囲設計1層級丄可見度I項目視圖Ix\」目拾鬥導出"觸岌X軸位移（格）：叵0Y軸位移（格）：|oIY軸位移（格）：叵通道A 通道B刻度：lEWPiv 陰刻度:|川伽丨邊沿:因西囚回匡—］水平：保存外脫囲設計1*n0S時間通道A通道B&135s2.168V260.045mVT2sa8.135s2.168V260.045mVT2-T10.000s0.000V0.000V時基RefDes電路圏區(qū)段3_..-

結件elrf元叼HI添加I麗I兩］系列值 容差二I創(chuàng)因mi⑥QQQI?HIl.1|dF制直商 印跡描述 標簽坐標X/Y 旋轉翻轉顏色 零件間距｛mil）零件組轉轉轉轉旋HEHE旋未未未未是是是是於棚極交換僅限內柵極僅限內柵極僅限內柵極〒僅限內柵極VCCH'H.lnBIIH5S5JI1辺.S圖（9）（5）輸入30KHZ,Vpp=5v正弦波圖(10)波特圖鋪51+1-Multisim-[設計1*]囲文件(E)精㈢視圍凹繪制T)MCU(M)仿真⑸轉移to)IMCD報告?選項(Q)窗口也幫助(W■也為回曰呎鼻半?尊也|釜|比丁畫畫國四〒圜住|￡習卜-時審漆…—司|卩此〒嗣嗨T爐曾ICT1BSI題Q越Q圍蹄工具笹□ eTTgB日卜設計1屜設計1XFG1XBP1:儀-XBP1模式19KQ10|-37.923dB |卡|69kQ][相位OUT水平1^1麵垂直1^1：li2A100kHz0|10]:dBdBLF412GII控件反向丨保存飛置…4llkQ層級丄可見度丨項目視圖IReft.es電路囹區(qū)履系列 值 容差制造商印跡描述標簽坐標VY龍轉翻轉顏色零件間(mil)零件組管腳交換柵極交換VCCVI設計］POWE...500mVr...GenericCO未崩專未翻轉默認