模拟电子技术设计性实验方案——有源滤波器设计.doc

模拟电子技术实验设计性实验方案实验题目： 有源滤波系统设计 班 级：物理学 2011级（1）班学 号： 2011433132 小组成员： 甘国良 刘秦 指导教师： 潘金福 凯里学院物理与电子工程学院 2013 年12月 有源滤波系统设计1、 实验设计目的1、综合运用所学的理论知识，掌握一般电子线路分析和设计的基本方法和步骤；2、培养一定的独立分析问题、解决问题的能力；3、实践利用EDA软件绘制电子线路原理图、PCB图。二、设计内容与要求1、设计二阶有源低通滤波器，要求截止频率;通带内电压放大倍数,品质因素2、设计二阶有源高通滤波器，要求截止频率;通带内电压放大倍数，品质因素。3、设计二阶有源带通滤波器，要求截止频率;通带内电压放大倍数,品质因。三、实验设计原理1、框图设计图1 有源滤波器整体设计2、整体电路分析（1） 二阶压控电压有源滤波器电路分析 用运放与少量RC 元件构成的有源滤波器具有体积小、性能好、调整方便等优点。在信号处理方面得到了极为广泛的应用。二阶压控电压源有源滤波器典型的结构如所示。图3.1 中是电路中的导纳。 图3.1 二阶压控电压源有源滤波器二阶压控电压源有源滤波器传递函数的一般表达式为： （3-1）式中表示同向输入端的电压增益，适当选择，就能构成低通、高通、带通及带阻等有源滤波器。（2） 二阶有源低通滤波器工作原理电路为典型的单端正反馈型低通有源滤波器。它是由两节RC 滤波电路和同相放大电路组成，其中同相比例放大电路实际上就是所谓的压控电压源。其特点是，输入阻抗高，输出阻抗低。 图2 二阶低通有源滤波器工作原理图（3） 二阶高通有源滤波器工作原理电路分析 二阶有源低通滤波器和二阶高通滤波器有对偶关系，二阶低通有源滤波器的R 与C 的位置互换，就构成了的单正反馈型二阶高通有源滤波器电路。 图3 二阶高通有源滤波器工作原理图（4）二阶带通有源滤波器工作原理电路分析 二阶低通有源滤波器和高通有源滤波器相串联就构成了带通有源滤波器。条件是低通滤波器电路的截止角频率 大于高通滤波器电路的截止角频率 ， 两者覆盖的通带就提供了一个带通响如图3.4所示。图4 二阶带通有源滤波器工作原理3、电路设计（1）二阶有源低通滤波器设计如图5所示，此电路的传递函数为 （4-1）为了满足题中所提的性能要求，电路中的 （4-2）不妨令可得可知按课题要求：确定参数：值不宜太大，即，选在范围内综合以上要求，选择，则为了减少偏置电流和漂移取，则、必须选择精密电阻。图 5 二阶有源低通滤波器（2）二阶有源高通滤波器设计如图6所示，此电路的传递函数为 （4-3） 不妨令可得 （4-4）可知按课题要求：确定参数：值不宜太大，即，选在范围内综合以上要求，选择，则解得：为了减少偏置电流和漂移取，则为了满足题中所提的性能要求，电路中的、必须选择精密电阻。图 6 二阶有源高通有源滤波器（3） 二阶有源带通滤波器设计：如果低通滤波器电路的上限截止频率高于高通滤波电路的下限截止频率，则把这样的两个低通与高通滤波电路“串连”就可以构成带通滤波器，其原理框图如下图所示：低通滤波高通滤波图7带通滤波器的组成结构图如图8所示，此电路的传递函数为 （4-5）可知按课题要求：确定参数：值不宜太大，即，选在范围内综合以上要求，选择，然后用Matlab编写如下程序解三元二次方程组clccleareq1=sym(1.5=(R2*C1)/(R1*(C1+C2);eq2=sym(1/sqrt(R1*R2*C1*C2)=6280);eq3=sym(0.707=sqrt(R2*C1*C2/R1)/(C1+C2);eq4=sym(C1=0.01*0.000001);S=solve(eq1,eq2,eq3,eq4) ;C1=S.C1C2=S.C2R1=S.R1R2=S.R