四阶带通滤波器

精品文档电子系统设计实验报告姓 名 指导教师 专业班级 学 院 提交日期 2011年11月1日目 录第一章 设计题目1 1.1 设计任务11.2 设计要求1第二章 原理分析及参数计算1 2.1 总方案设计1 2.1.1 方案框图1 2.1.2 原理图设计1 2.2 单元电路的设计及参数计算2 2.2.1 二阶低通滤波器2 2.2.2 二阶高通滤波器3 2.3 元器件选择4第三章 电路的组装与调试5 3.1 MultiSim电路图5 3.2 MultiSim仿真分析5 3.1.1 四阶低通滤波器5 3.1.2 四阶高通滤波器5 3.1.3 总电路图6 3.3 实际测试结果6第四章 设计总结6附 录 附录 元件清单 附录 Protel原理图 附录 PCB图（正面）附录 PCB图（反面）参 考 文 献- 3 -欢迎下载。第一章 设计题目1.1 设计任务采用无限增益多重反馈滤波器，设计一四阶带通滤波器，通带增益， ，设计方案如图1.1所示。图1.1 四阶带通滤波器方案图1.2 设计要求1.用Protel99 画出原理图，计算各元件参数，各元件参数选用标称值；2.用Mutisum对电路进行仿真，给出幅频特性的仿真结果；3.在面包板上搭接实际电路，并测试滤波器的幅频特性；4.撰写设计报告。第二章 设计方案2.1 方案设计 2.1.1方案框图(如图2.1.1)二阶低通滤波器 二阶低通滤波器 二阶高通滤波器 二阶高通滤波器VoVi图2.1.1 四阶带通滤波器总框图2.1.2原理图设计本原理图根据结构框图组成了4个二阶滤波器，上面两个分别为=2kHz，Q=0.541，A=1的低通滤波器和=2kHz，Q=1.306，A=1的低通滤波器；下面两个分别为=1kHz，Q=0.541，A=1的高通滤波器和=1kHz，Q=1.306，A=1的高通滤波器，其中P1、P2、P3作为接线座用来接线，原理图如图2.1.2,具体参数计算见2.2节。图2.1.2 四阶带通滤波器原理图2.2单元电路的设计 2.2.1二阶低通滤波器 二阶无限增益多重反馈低通滤波器的电路结构如图2.2.1所示。该滤波器电路是有,低通级以及,积分器级组成，这两级电路表现出低通特性。通过的正反馈对Q进行控制。根据对电路的交流分析，求得传递函数H(s)为将上式与二阶低通滤波器传递函数比较得 图2.2.1 二阶低通滤波器示意图 直接采用这三个公式来计算,的值是非常困难。为了简化运算步骤，先给确定一个合适的值，然后令=n，式中n是电容扩展比，A为滤波器直流增益幅度。可以从上述三个公式推得各电阻值的计算公式： 取,上式可进一步简化为 令,可得到滤波器中各项参数的计算公式为 由此可见，只要确定的值，其余的参数可随之确定。滤波器中各项参数的具体计算步骤是：a) 决定的容量，再用公式计算基准电阻。选取值为3300pF,则基准电阻。b) 计算的电容值，。c) 计算的电阻值，。d) 计算的电阻值，。e) 计算的电阻值，。由于需要取标称，这里取1%精度的金属膜电阻的标称值。这里取7750pF，取，取，取同理可计算当,时各项参数,取标称值。,取标称值。,取标称值。,取标称值。2.2.2二阶高通滤波器 图2.2.2 二阶高通滤波器示意图 二阶无限增益多重反馈低通滤波器的电路结构如图2.2.2所示。利用相同的分析方法可得到各元件参数的计算公式，取基准电容，时，则基准电阻。各元件的参数计算如下： 。取标称值。取标称值。则原理图中，。同理当,时，计算的各元件参数。，取标称值。，取标称值。2.3元器件选择电阻的选择 这里取1%精度的金属膜电阻的标称值，见附录清单。电容的选择 根据电阻的确定和规定的截止频率而选择，见附录清单。运放的选择 本电路选择了TI公司的八引脚的TL082双运放。TL082是低成本、高速、双JFET输入运算放大器，使用于告诉积分电路、D/A转换电路，采样保持电路以及低输入失调电压、低输入偏置失调电流、高输入阻抗等应用场合。其引脚功能：（见表2.3）表 2.3 TL082引脚功能其引脚图如下：（见图2.3）图2.3 TL082引脚图第三章 电路的组装与调试3.1 MultiSim电路图在MultiSim里画出电路图如图3.1，分别测四阶低通滤波器和四阶高通滤波器输出端和总输出的幅频响应。图3.1四阶带通滤波器 仿真电路图3.2 MultiSim仿真分析3.2.1 四阶低通滤波器通过仿真在增益下降3dB时截止频率为1.998kHz。如图3.2.1图3.2.1四阶低通滤波器幅频响应3.2.2 四阶高通滤波器通过仿真在增益下降3dB时截止频率为993.639Hz。如图3.2.2图3.2.2四阶高通滤波器幅频响应3.2.3 总电路图（见图3.2.3）通过仿真在增益下降3dB时截止频率分别为987.46Hz、1.994kHz。如图3.2.3(a)(b)图3.2.3(a) 四阶带通滤波器幅频响应图3.2.3(b) 四阶带通滤波器幅频响应3.3实际测试结果测试是在面包板上搭好电路，示波器用的是TDS1002型号测试，输入信号是正弦信号，数据如表3.3。fi / kHz0.100.200.400.600.800.900.101.101.201.40vo / V0.040.050.080.250.640.921.221.421.581.73fi / kHz1.601.801.902.002.102.202.402.602.802.90vo / V1.771.691.611.541.421.301.000.830.630.46表3.3 有源带通滤波器实际测试结果数据分析：通过数据可以看出输出电压存在衰减，但输出信号大致和仿真时图形一致。存在的误差主要来于所使用的元件参数不是理论计算出来的值，同时也存在仪器误差，和人为误差。但都在误差允许范围内，所以本电路是可以使用的。第四章 设计总结本次课程设计由于是个人独立选定课题，所以在此过程的开始时基本上所有人都在自己独立思考，同时又由于设计所采用的仿真软件Multisim和制板软件DXP2004在此之前基本不是很熟悉，因此本次课程设计的前期多半是在摸索中前进，当然付出中会有收获，本次课程设计让我弄懂了很多以前感觉模糊的东西，增加了我的自信心，同时也加强了自己的动手能力，当我看到由我自己设计的东西由想法变成实物时，我的心里充满了成功的喜悦感。- 7 -欢迎下载。附 录附录 元件清单电阻个数电容(瓷片)个数电解电容个数1.24K13.3nF26.8uF23K17.5nF14.64K133nF67.87K147nF19.31K20.1uF211K119.1K12P插线座2运放放大器个数22.1K23P插线座1TL0822附录 Protel原理图附录 PCB图（正面）附录 PCB图（反面）参考文献1 贾立新、王涌.电子系统设计与实践（第二版）.清华