毕业设计开题报告---二阶有源滤波电路设计与分析.doc

毕业设计开题报告学 生 姓 名： 学 号：0806044108学 院、系：电子与计算机科学技术学院电子科学与技术专 业：电子科学与技术设计题目：二阶有源滤波电路设计与分析指导教师: 2011 年 11月 4日毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述1.1.1 滤波器 滤波器是一种使用信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置, 在信息处理、 数据传送和抑制干扰等自动控制、通信及其它电子系统中应用广泛。 1.1.2滤波器的分类 滤波器有各种不同的分类，一般有如下几种。（1）按处理信号类型分类，可分为模拟滤波器和离散滤波器两大类。其中模拟滤波器又可分为有源、无源、异类三个分类；离散滤波器又可分为数字、取样模拟、混合三个分类。实际上有些滤波器很难归于哪一类，例如开关电容滤波器既可属于取样模拟滤波器，又可属于混合滤波器，还可属于有源滤波器。因此，我们不必苛求这种“精确”分类，只是让人们了解滤波器的大体类型，有个总体概念就行了。（2）按选择物理量分类-按选择物理量分类，滤波器可分为频率选择、幅度选择、时间选择（例如pcm制中的话路信号）和信息选择（例如匹配滤波器）等四类滤波器。（3）按频率通带范围分类-按频率通带范围分类，滤波器可分为低通、高通、带通、带阻、全通五个类别，而梳形滤波器属于带通和带阻滤波器，因为它有周期性的通带和阻带。1.1.3有源滤波器的发展概况及现状 1917年美国和德国科学家分别发明了lc滤波器，次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器发展上了一个新台阶，并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力，其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。导致rc有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展，到70年代后期，上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。80年代，致力于各类新型滤波器的研究，努力提高性能并逐渐扩大应用范围。90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。当然，对滤波器本身的研究仍在不断进行。我国广泛使用滤波器是50年代后期的事，当时主要用于话路滤波和报路滤波。经过半个世纪的发展，我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步伐，但由于缺少专门研制机构，集成工艺和材料工业跟不上来，使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离。我国现有滤波器的种类和所覆盖的频率已基本上满足现有各种电信设备。从整体而言，我国有源滤波器发展比无源滤波器缓慢，尚未大量生产和应用。从下面的生产应用比例可以看出我国各类滤波器的应用情况：lc滤波器占50%；晶体滤波器占20%；机械滤波器占15%；陶瓷和声表面滤波器各占1%；其余各类滤波器共占13%。从这些应用比例来看，我国电子产品要想实现大规模集成，滤波器集成化仍然是个重要课题。随着电子工业的发展，对滤波器的性能要求越来越高，功能也越来越多，并且要求它们向集成方向发展。我国滤波器研制和生产与上述要求相差甚远，为缩短这个差距，电子工程和科技人员负有重大的历史责任。1.2各种滤波器的作用和结构1.2.1低通滤波器(lpf)1. 低通滤波器特性低通滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号。如图1-1（a）所示，为典型的二阶有源低通滤波器。它由两级rc滤波环节与同相比例运算电路组成，其中第一级电容c接至输出端，引入适量的正反馈，以改善幅频特性。图1-1（b）为二阶低通滤波器幅频特性曲线。 (a)电路图 (b)频率特性图1-1 二阶低通滤波器2电路性能参数二阶低通滤波器的通带增益: (2-1) 截止频率，它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率: (2-2)品质因数q,的大小影响低通滤波器在截止频率处幅频特性的形状: (2-3)当 时，q1，在 处的电压增益将大于 ，幅频特性在 处将抬高如图2-2所示。当 3时，q=，有源滤波器自激。由于将 接到输出端，等于在高频端给lpf加了一点正反馈，所以在高频端的放大倍数有所抬高，甚至可能引起自激。1.2.2高通滤波器（hpf） 与低通滤波器相反，高通滤波器用来通过高频信号，衰减或抑制低频信号。只要将图1-1低通滤波电路中起滤波作用的电阻、电容互换，即可变成二阶有源高通滤波器，如图1-2(a)所示。高通滤波器性能与低通滤波器相反，其频率响应和低通滤波器是“镜象”关系，仿照lph分析方法，不难求得hpf的幅频特性。(a) 电路图 (b) 幅频特性图1-2 二阶高通滤波器 当 时，幅频特性曲线的斜率为+40 db/dec；当 3时，电路自激。电路性能参数、各量的函义同二阶低通滤波器。图1-2（b）为二阶高通滤波器的幅频特性曲线，它与二阶低通滤波器的幅频特性曲线有“镜像”关系。1.2.3 带通滤波器（bpf）1.带通滤波器特性带通滤波器只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制，注意：要将高通的下限截止频率设置为小于低通的上限截止频率。反之则为带阻滤波器。典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。如图1-3所示。(a) 带通滤波器原理框图（b）电路图 (c)幅频特性图1-3 二阶带通滤波器2.电路性能参数通带增益： (2-4) 中心频率： (2-5) 通带宽度： (2-6)品质因素： (2-7)此电路的优点是改变和的比例就可改变频宽而不影响中心频率。参考文献1 李远文等编.有源滤波器设计.北京:人民邮电出版社,19862 刘南平，吉红编著.模拟电子技术.西安：西安电子科技大学出版社，19983 关健主编.虚拟电子multisim7技术.北京：电子工业出版社，20004 范立南，思莉，代红艳，李雪飞.模拟电子技术.北京：中国水利水电出版社，20015 郑君里，杨为理，信号与系统，北京：高等教育出版社，20006 吴大正主编，信号与线性系统分析，北京：高等教育出版社,20087 康华光. 电子技术基础（模拟部分）.北京：高等教育出版社，19998 童诗白.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社，19889 谢嘉奎主编.电子线路（线性部分）.北京：北京高等教育出版社，198810徐以容.电力电子技术基础.南京：东南大学出版社，199911 邱关源，罗先觉主编, 电路（第5版）北京，高等教育出版社，200612 美）陈惠开著；徐守义等译，无源与有源滤波器理论与应用，. 北京：人民邮电 出版社，198913 毕满清 主编，. 模拟电子技术基础，北京：电子工业出版社，200814 何菊明 王芙.实验数据的线性拟合及计算机处理j.武汉工程大学学报.2008年1月.15 （美）赛尔吉欧佛朗哥（sergio franco）基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计：第3版.西安，西安交通大学出版社，200416 包文亮等编，信号与通信系统，北京：清华大学出版社，200717 陈怀琛等matlab及在电子信息课程中的应用m，北京：电子工业出版社，2002.18 王宏matlab65及其在信号处理中的应用m，北京：清华大学出版社，2004.19 xu z q,xiao s jdigital filter design for peak detection of s1lrfage emgcj,journal ofelectromyography and kinesiology,2000.20 dowding c hblasting vibration monitoring and controlmenglewood cliffs： prentice-hall，1985：15. 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：2.1 课题要研究或解决的问题1. 查阅资料，学习二阶有源滤波电路工作原理；2. 搭建功能电路，使用eda预计和分析滤波效果。2.2 课题设计思路2.2.1 课题研究框图特定频率范围的信号功能滤波器混频信号 2.2.2各类滤波电路的设计1低通滤波器设计1.1参数的计算设定低通滤波器的截止频率为、电容为,， 由公式（2-2） 得出.由公式,则, 。 图2-1低通滤波电路图2 高通滤波器的设计2.1参数的计算 设高通的截止频率为、电容为,，由公式（2-2）得到: 得出。由公式,则, 。图2-2高通滤波电路图3带通滤波器的设计3.1 参数的计算从图3-7中我们知道它是由高通和低通串联而成的，设带通的频带宽度其中高通的截止频率为通带的上限频率，低通的截止频率为通带的下限频率。设高通和低通的电压放大倍数都为：，高通的电容,低通电容，由公式（2-2）、（2-3）得出 图2-3 带通滤波电路图4软件实现 本设计采用应用广泛的pcb制作软件-protel99 se，在设计出原理图之后运用该软件进行pcb的制作布线，从而生成可实现的样机。在实现之前可以运用功能比较全的proteus软件进行前期仿真以检验原理图的正确与否，方便修改设计上的部分错误。 毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见：该同学查阅了大量的文献资料，