模电课程设计报告——滤波器设计

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1、滤波器的设计滤波器的设计 模拟电子电路课程设计报告 一一：实验预习与查找资料：实验预习与查找资料： 1：滤波器是一种具有频率选择功能的电路，允许在一定的范围内的信号通过，对不需 要的频率范围内的信号进行有效的抑制。滤波器在通信，信号处理，测控仪表等领域中有广 泛的的应用。 滤波器分数字滤波器和模拟滤波器， 而模拟滤波器又分有源滤波器和无源滤波 器。按滤波器的设计方案又分巴特沃思型，切尔雪夫型，椭圆函数型等等。 2：查找资料： 信号处理与滤波器的设计 ， 电路与模拟电子学 ， 模拟电子电路等 相关资料。 二：实验任务：二：实验任务： 滤波器是限制信号的频率范围，用于提取有用信号、滤除噪声干扰信号

2、、提高信噪比。 滤波器类型有无源滤波器和有源滤波器， 其中又分为低通、 高通、 带通、 带阻、 全通等。 滤波器的主要性能参数有：截止频率、下降速率、品质因素等。 1、要求完成原理设计并通过软件仿真部分 （1）低通滤波器电路，截止频率分别为 300Hz、1KHz，衰减速率40dB/十倍频。 （2）高通滤波器电路，截止频率分别为 300Hz、1KHz，衰减速率40dB/十倍频。 （3）带通滤波器，频率范围 300Hz3400Hz，衰减速率40dB/十倍频。 （4）四阶椭圆形低通滤波器，带内起伏1dB，-3dB 通带为 50kHz，要求在 200kHz 处小于-50dB，-3dB通带误差不大于 5

3、%。 三：实验内容三：实验内容： 为满足设计要求：阻带衰减大于或等于 40 每 10 倍率。选择二阶即可满足要求。 1：二阶压控电压源低通滤波器：二阶压控电压源低通滤波器： A：截止频率为 300HZ； 根据集成运放虚短虚断及电路结构，可导出传递函数的表达式为： A（S）=Uo（S）/Ui（S）= Ao*Wn*Wn/(s*s+Wn*s/Q+Wn*Wn) Ao=1+R4/R3; Wn*Wn=1/R1R2C1C2 在设计参数时 Q 值分高 Q 值，中 Q 值，和低 Q 值。在本实验设计中取 Q 值为 0。6 A0 是电路的通带放大倍数，可在设计前选择，若实验结果不合理，再改变 A0 的值。 取 Q

4、=0。6,A0=4， 通过以上公式可算出电路各元件参数的值,再通过仿真电路调整参数得 出电路图如下: 在输入端接一电源,输出端接波特仪,显示滤波器的幅度频率特性如下: 图形分析: 在低频通带内为 12.02DB,衰减 3DB后为 9.02DB.此时频率应该是 300HZ,但是由于误差以及 各方面的影响,从图中可以看出在 9.223DB时截止频率为 300.339HZ.此电路图可以再经过修 改参数使得满足题目要求. 在高频截止段衰减达到了 40DB每 10 倍率,符合题目要求. B:截止频率为 1000HZ : 设计过程同 A: 通过公式得出各元件参数值,取 Q=0。6，A0=2。通过仿真优化参

5、数值得到电 路图与波特图如下: 图形分析: 通带时为 6DB,下降 3DB后即 3.055DB时频率为 1000HZ.通带内起伏为 0DB.此图 有很大的误差,在通带到截止频率体现良好, 在高于 1000HZ 到阻带截止频率衰减达到了 40DB每 10 倍率.但是在很高频带内,由图可知出现了一高频不衰减带区,内起伏 0DB.没有了 衰减.所以此滤波器不符合要求,只因时间关系没有再修改.应该通过再修改参数使得在高频 段都是衰减. 2 二阶压控电压源高通滤波器：二阶压控电压源高通滤波器： A：截止频率为 300HZ； 高通滤波器与低通滤波器具有对偶关系,只要把上面低通滤波器的电路图中的电阻,电容

6、互换,就可以得到二阶压控电压源高通滤波器. 根据集成运放虚短虚断及电路结构，可导出传递函数的表达式为： A（S）=Uo（S）/Ui（S）= Ao*s*s/(s*s+Wn*s/Q+Wn*Wn) Ao=1+R5/R4 Wn*Wn=1/R1R2C1C2 取 Q=0。 6,A0=2,通过以上公式可算出电路各元件参数的值,再通过仿真电路调整参数得出电 路图如下: 图形分析: 在通带内即高频段衰减为 0DB,所以一直维持为 6.10DB.衰减 3DB 时为 3.10DB.此时为 截止频率 300HZ.图中在 3.011DB时频率为 312.651HZ.与理想的设计有一定的误差.阻带内衰 减满足 40DB每 10 倍率.此滤波器总的来说比较符合要求. B:截止频率为截止频率为 1000HZ : 设计过程同 A: 通过公式得出各元件参数值, 取 Q=0。6,A0=2。通过仿真优化参数值得到电 路图与波特图如下: 图形分析：低频段衰减大 40DB每 10 倍率，满足设计要求。在通带内摔减为 0DB，一直维 持为 6DB。衰减到 3DB时频率为 1。053KHZ。大体符