电路课程设计---低通滤波器

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1、电路基础课程设计报告书 1 题目：低通滤波器题目：低通滤波器 一、设计目的一、设计目的 掌握低通，高通滤波器工作原理，设计滤波器电路；画出定时抢答器的整机逻辑电 路图，掌握滤波器工作原理及其设计方法，并对各种元器件的功能和应用有所了解。并 能对其在电路中的作用进行分析。 另外还要掌握电路原理和分析电路设计流程， 每个电 路的设计都要有完整的设计流程。 这样才能在分析电路是有良好的思路， 便于查找出错 的原因。 二、二、设计题目设计题目 技术指标要求： 通带边界频率c=3140rad/s（fc=500Hz） ； 通带最大衰减max=3dB； 阻带边界频率s=18840rad/s（fs=3000H

2、z） ；阻带最小衰减min=30dB； 三、设计要求三、设计要求 滤波器设计步骤如下： 根据技术指标设计出符合要求的滤波器的电压转移函数。 根据转移函数设计出电路图。 首先设计出电路的结构组成， 使其可以实现满足技术要求的相应滤波器的功能； 然后确 定所设计出的电路中的各元器件参数。具体计算时最好先选择合适的电容 C 的值，这 样可避免计算出的 C 值太大或太小。 计算机上进行仿真。 仿真时首先在 Workbench 仿真软件下画出电路图，并给各元件赋上自己所确定的参 数， 然后运用虚拟仪器波特图仪和示波器分析所设计的滤波器的幅频特性， 观察幅频响 应曲线， 如果与理想曲线接近就可到实验室作出

3、实物， 否则应该进一步检验所设计的电 路及各个元件参数是否正确。仿真过程中应 Copy 下仿真电路的幅频特性曲线、相频特 性曲线，并在特性曲线上标注截止频率点。 实验室作出实际电路并检查无误后就可用示波器观察其幅频特性。 实验过程中，要求记录不同输入频率时，输出波形幅值的变化规律，实验完毕采用描点 法将输出幅值随输入信号频率的变化规律在幅频特性曲线上绘出， 其波形变化规律应与 仿真结果一致。 实验完毕，总结实验结论，并分析理想的滤波器特性与自己所设计的滤波器特性接近程 度，如果比较接近说明设计的较为理想，否则应该分析出误差较大的原因并在设计报告 上写出分析过程。 最后所交上的设计报告应包括的内

4、容： 1.根据技术要求确定滤波器电压转移函数的详细推导过程。 2.根据所推出的滤波器电压转移函数设计滤波器电路图的设计过程， 所设计出的电路图 中的各元件参数的选择方法和详细计算过程及最后确定的实际元件的参数值。 3.Workbench 仿真软件下的仿真过程及结果分析， 其中包括所设计电路的幅频特性曲线、 相频特性曲线，并在特性曲线上标注截止频率点；不同输入频率时，在示波器上观测到 的输出幅值的变化规律。 要求仿真曲线必须用计算机打印出来， 并在图上打印上设计者 电路基础课程设计报告书 2 姓名。 4.实验室所做电路特性分析及其误差分析。 四、实验室所能提供元器件四、实验室所能提供元器件 电阻

5、、电容、运算放大器 五、实验室所能提供设备五、实验室所能提供设备 双踪示波器、扫频仪、电路板、信号发生器、稳压电源 六、六、设计方案及结果设计方案及结果 低通滤波器低通滤波器 低通滤波器是一种能让从直流到截止频率的低频分量通过，同时衰减或抑制高频分 量的器件。其特性用幅频特性曲线来表示，此处幅频特性指的是电压转移函数)(sH的振幅 )(jH对频率或f的变化曲线。理想的低通滤波器的幅频响应曲线如图 1 虚线所示， 但这种幅频特性实际上是无法实现的，实线所示则是接近理想的实际情况。通常称 c 0区间为通带， s 区间为阻带， cs 为过渡带。 c 称为截止角频率 (或者用 c f表示，2/ cc

6、f)，它的定义是当)(jH下降为最大值的 1/2倍时的频 率。通带内最大衰减dB 1 指的是在通带以内)(jH的幅度比其最大值衰减不能超过 dB 1 ，阻带内最小衰减为dB 2 指的是在阻带以内)(jH的幅度比其最大值衰减不能小 于dB 2 。 图 1 低通滤波器的幅频特性曲线 接近理想的二阶低通滤波器可由以下电压转移函数表示： 2 ( ) ( ) ( ) out in UsK b Hs sasb Us (1) 式中 K 通带电压增益。 低通滤波器的增益是它的传递函数在 s=0 时的值，由上式可知其增益为 K 。 类似，高阶低通滤波器的转移函数可用一个 n 阶电压转移函数来表示，此时其分母是 n 次多项式。 推导过程推导过程: 节点 1： 电路基础课程设计报告书 3 ( 1 R1 + 1 R2 + 1 R3 +jc1 )U 1 1 R1 U1 1 R2 U3 1 R3 U2 = 0 节点 2： ( 1 R3 + jC2 )U 2