瞬态波形记录仪中有源低通滤波器的设计.doc

瞬态波形记录仪中有源低通滤波器的设计 第卷第期增刊仪器仪表学报?月瞬态波形记录仪中有源低通滤波器的设计张艳萍祖静靳鸿（华?工学院仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原）摘要基于瞬态波形记录仪高精度的要求提出八阶有源低通滤波器的设计，并从?论上进?了分析和仿真，通过对设计电?的测试，取得了满意的实验结果。 关键词瞬态波形记录仪有源低通滤波器幅频特性相频特性（，）?，引言四通道瞬态波形记录仪是一种高精度记录波形的仪器。 仪器的主要结构框图如图。 吨坶糍胭计?唆训首，幽一算控机通道制接器通道通道图瞬态波形记录仪框图仪器共个相同的通道，每一个通道有各自的适配放大器、低通滤波器、变换器及存储器，由统一的控制器提供触发定时控制和存储器的地址，控制器通过计算机并?口与计算机通信，在计算机的控制下读取各个通道的数据，计算机给控制器编程，设定瞬态波形记录仪的各项参数。 该仪器的位数是位，精度要求是，必须要求具有高精度的滤波器对波形进?处?。 通过二阶同相、反相滤波电?的级联，相互取长补短，构成八阶有源低通滤波器，可有效改善有源低通滤波器的幅频、相频特性。 为此，经过?论分析和仿真以及大?的实验实践，取得了较满意的效果，下面就此进?具体的分析。 八阶有源低通滤波电?首先简要介绍一下两种典型的低通二阶滤波电图二阶同相输入、反相输入低通滤波电?万方数据仪器仪表学报第卷?，以此做为基础推出八阶有源低通滤波电?。 图给出了二阶同相和二阶反相滤波电?。 图所示电?即二阶同相、反相滤波电?，它们的传递函数，圹瓣（，幅频特一为一是相频特性三兰一咖葡中一一其中同相、反相滤波电?的放大倍数一甏反一可同相、反相滤波电?的品质因数同一去风志毫同相、反相滤波电?通带截止频率同一一删幔习瓯覆其中瓦一砭十瓦十瓦）滤数阶数越高，则通带和阻带的分界越陡，因而滤波效果越好。 将同相反相滤波电?级联，即可得到八阶低通滤波器。 对于低通滤波电?中元件的选取应根据电?的幅频特?和相频特?及二者的关系。 由于频率特?的形状主要取决于品质数和截止频率，所以应根据它们的要求设计元件参数（应在左右），综合考虑系统零极点配置，然后再考虑通带增益及相频特性。 下面根据瞬态波形记录仪的具体要求选取适当的，值，并通过软件进?仿真。 滤波器设计及幅频、相频特性仿真瞬态波形记录仪要求滤波精度高、波形?失真，截止频率。 通过公式，利用软件计算、仿真，可以得到八阶滤波电?的幅频特性曲线和相频特性曲线，如图所示。 从下面的幅频特性可以看出，频率为前后的通带和阻带变化比较明显，而且对照幅频特性和相频特性可以看出，相位角没有超过。 ，也就是说?满足产生自激振荡的条件。 至此，?论分析结号频率图八阶有源低通滤波器幅频、相频特性束，结果满足瞬态波形记录仪的要求。 实验结果实际电?中采用芯片与外围电阻和电容构成滤波器，对瞬态波形记录仪前级来的信号进?滤波。 实验过程中发现频率低于的波形能通过滤波器，且波形较之以前平滑并且?失真，当频率大于的波形经过滤波后，输出的波形幅值明显减小。 此滤波器达到了滤波的目的，实验得到了满意的结果，说明这个设计方案是可?的。 参考文献童诗白模拟电子技术基础?京高等教育出版社，约翰逊，西尔伯恩有源滤波器的快速实用设计?京人民邮电出版社，万方数据瞬态波形记录仪中有源低通滤波器的设计作者张艳萍，祖静，靳鸿华北工学院仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原,030051刊名仪器仪表学报英文刊名CHINESE JOURNALOF SCIENTIFICINSTRUMENT年，卷(期)xx，25(z1)被引用次数1次参考文献(2条)1.童诗白模拟电子技术基础19882.D E约翰逊.J L西尔伯恩有源滤波器的快速实用设计1980相似文献(2条)1.会议论文张艳萍.祖静.靳鸿瞬态波形记录仪中有源低通滤波器的设计xx基于14bit瞬态波形记录仪高精度的要求提出八阶有源低通滤波器的设计,并从理论上进行了分析和仿真,通过对设计电路的测试,取得了满意的实验结果.2.学位论文张艳萍14bit四通道瞬态波形记录仪的研究xx瞬态波形记录仪具有使用灵活方便、结构紧凑合理、功能强、技术先进等特点,可对系统在运行状态中的多项参数进行实时监测,能够解决当代科学研究的许多领域中遇到的捕获瞬态信号的问题.本文在介绍了瞬态波形记录仪发展现状及虚拟仪器理论的基础上,对14bit四通道瞬态波形记录仪进行了研究.在概括介绍了14bit四通道瞬态波形记录仪的系统结构和工作原理的前提下,对数据采集模块中的有源低通滤波器进行了理论分析,并提出了设计方案.而后对控制器模块中应用的CPLD技术进行了阐述,通过CPLD在系统中的具体应用说明其优势.本文的后半部研究了三方面问题,即系统可靠性、误差及性能指标.通过在制版及调试电路中的具体抗干扰措施,提高了系统的可靠性;对系统的整体误差及主要性能指标,文章做了全面的理论分析,推导了算法,进行了仿真试验和实际测试,取得了较为满意的结果.理论分析及实际测试结果说明,本文研究的14bit四通道瞬态波形记录仪的设计方案正确、可行,仪器达到了预期的技术指标要求,性能稳定,具有理论研究的意义和实际应用的价值.引证文献(1条)1.陈杰.梁四洋.刘兵便携式电磁辐射测量仪的设计期刊论文-电子测量技术xx (6)本文链接d.g.wanfang