光电子线路课程设计--模拟滤波器设计

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1、 光电子线路课程设计 模拟滤波器设计 学号： 姓名： 指导： 时间：2011 年 9 月 5 日 2 目录 1. 引言 03 2. 正文 03 2.1. 设计要求 03 2.2. 设计过程 04 2.2.1. 手工计算设计 04 2.2.2. 计算机仿真 05 2.2.3. 实际连接与调试 06 2.2.4. 带通滤波器设计过程 07 2.3. 设计结果分析与反思 11 3. 结论 11 4. 致谢 11 5. 参考资料 11 3 光电子线路光电子线路课程设计课程设计 模拟滤波器设计 （南京理工大学） 摘要：摘要：本文详细介绍了一种二阶有源模拟滤波器的设计过程和调试方法。 给定设计参数，依照所

2、给的电阻电容数值，合理选取电路元件和滤波器结构，以 满足设计要求。 其设计过程分为三个部分， 首先进行手工计算选取合适的元件值， 初步满足设计要求；然后在计算机平台上利用 Multisim 软件进行仿真测试，获 得设计电路的频响特性，并与手工计算结果进行比较，观察差异并分析原因；最 后实际搭建电路， 测量电路的频响特性并适当调整元件参数值， 以满足设计要求， 并与计算和仿真结果相比较，观察差异并分析原因。 关键词：关键词：模拟滤波； 二阶有源； 频响特性；低通带通；仿真 1、 引言引言 光电信号大多是微弱的电信号，而噪声信号一般都较大。同时，在信号的处 理、放大、传输及光电探测器本身等各个环节

3、中，也很容易引进干扰信号。在严 重情况下，这些干扰信号会淹没有用信号，以致无法测量。在这种情况下，除了 采取有效的抗干扰措施之外，采用信号滤波技术是提高信噪比（S/N）行之有效 的方法。 2、 正文正文 2.1 设计要求设计要求 利用以下所提供的元器件， 设计一个二阶有源模拟滤波器。 对于低通滤波器， 要求其上限截止频率 f为 1kHz，且增益尽量为 2 倍。若是高通滤波器，则其下 限截止频率 f为 500Hz。对于带通滤波器，要求中心频率 f为 1kHz，带宽f 50Hz，尽可能使上升沿下降沿对称，增益尽量为为 2 倍。 电阻：47 56 75 300 330 430 470 510 （）

4、1 1.5 3 4.7 5.1 7.5 10 11 15 20 33 43 47 51 68 180 300 470 （k） 电容：0.001 0.01 0.1 1 0.0022 0.022 0.22 0.015 0.033 0.33 0.047 0.47 4.7 10 22 47 33 100 220 (F) 5100 6800 (pF) 741 集成运算放大器一片、面包板一块、导线若干 4 仪器仪表：数字万用表一块、示波器一台、信号发生器一台、稳压电源一台 2.2 设计过程设计过程 2.2.1 手工计算设计手工计算设计 对于低通滤波，可利用运放组成有限增益可控的有源二阶低通滤波器。其电 路

5、结构如图 2.1 所示。 图 2.1 有限增益二阶低通滤波器电路图 为计算简便，设 R1=R2=R，C1=C2=C，利用节点电流法，有： 0) 1 ( 1 0 1 ) 2 ( 1 o o i o o oii H V CS R V R H V R SCVVCS R V R （公式 2.1） 可得其传递函数为 2 0 02 2 00 2 0 0 )()3(1 )( S Q S H RCSRCSH H sH （公式 2.2） 对比两式可得 3 43 0 R RR H RC 1 0 0 3 1 H Q （公式 2.3） 5 当2000 0 时，取 R=330，C=0.47F，可满足要求，其实际截止频率 f=1026.1Hz，取 R3=R4=10k，则增益 H0 为 2 倍。 2.2.2 计算机仿真计算机仿真 将2.2.1中得到的元件数值和电路在Multisim中进行仿真。 其电路图如图2.2。 图 2.2 各元件参数及仿真电路 对电路进行交流分析（AC Analysis） ，获得其频响特性曲线如下： 图 2.3 仿真低通频响曲线 6 由图 2.3 可知最大输出电压为 10V，已知输入电压设为 5V，所以增益