滤波器的设计与实现.doc

滤波器的设计与实现一、设计简介 自已设计电路系统，构成低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。利用Matlab或PSPICE或PROTEL或其他软件仿真。二、设计要求 完成电路设计；学习用计算机画电路图；学会利用Matlab或PSPICE或其他软件仿真。三、设计路线 滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率次（通常是某个频率范围）的信号通过，而其他频率的信号幅值均要受到衰减或抑制。这些网络可以由RLC元件或RC元件构成的无缘滤波器，也可以由RC元件和有源器件构成的有源滤波器。根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器（LPF），高通滤波器（HPF），带通滤波器（BPF），和带阻滤波器（BEF）四种。从实现方法上可分为FIR，IIR滤波器。从设计方法上可分为切比雪夫滤波器，巴特沃思滤波器。从处理信号方面可分为经典滤波器和现代滤波器。在这里介绍两种具体的滤波器设计方法：（1）切比雪夫滤波器：是在通带或阻带上频率响应幅度等波纹波动的滤波器。在通带波动的为“I型切比雪夫滤波器”，在阻带波动的为“II型切比雪夫滤波器”。切比雪夫滤波器在过渡带比巴特沃斯滤波器的衰减快，但频率响应的幅频特性不如后者平坦。切比雪夫滤波器和理想滤波器的频率响应曲线之间的误差最小，但是在通频带内存在幅度波动。 这种滤波器来自切比雪夫多项式，因此得名，用以记念俄罗斯数学家巴夫尼提列波维其切比雪夫（ ）。（2）巴特沃斯滤波器的特点是通频带的频率响应曲线最平滑。这种滤波器最先由英国工程师斯替芬巴特沃斯（Stephen Butterworth）在1930年发表在英国无线电工程期刊的一篇论文中提出的。 巴特沃斯滤波器的特性巴特沃斯滤波器的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零。 在振幅的对数对角频率的波得图上,从某一边界角频率开始,振幅随着角频率的增加而逐步减少,趋向负无穷大。无源滤波器与有源滤波器的比较无源滤波器：这种电路主要有无源元件R、L和C组成有源滤波器：集成运放和R、C组成，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出电阻小，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。但集成运放带宽有限，所以目前的有源滤波电路的工作频率难以做得很高。四、设计内容根据电路理论，信号与系统，电路试验等课程的知识，分别设计出低通滤波器，高通滤波器，带通滤波器的电路图。（1）有源低通滤波器 低通滤波器传递函数为： 用pspice绘制电路图：其中R1=R2=R4=1k，C1=C2=0.1F。电源电压为1V其上限截止频率为=1592.3Hz通过pspice仿真后得到幅频特性曲线(2)有源高通滤波器 高通滤波器的传递函数为用pspice绘制电路图得到其中R1=R2=R3=1k，C1=C2=0.1F，电源采用上图种参数其下限截止频率为=1592.3Hz通过pspice仿真后得到幅频特性曲线（3）有源带通滤波器传递函数为绘制电路图其中R1=R2=R3=1k，R4=R5=10kC1=C2=0.1F，电源参数不变仿真后得到幅频特性曲线为（4）无缘低通滤波器传递函数为绘制电路图R1=R2=1k，C1=C2=0.1F，电源参数仍不变Pspice得到仿真图（5）无源高通滤波器传递函数为绘制电路图R1=R2=1k，C1=C2=0.1F仿真得到幅频特性曲线（6）无源带通滤波器传递函数为绘制电路图 R1=R2=1k，C1=C2=0.1F仿真后得到幅频特性曲线心得体会： 本次信号与系统课程设计虽然14周就已开始，但由于资料和时间的限制，真正做的时间只有最后一周。在本次课程设计中遇到了许多的困难，但是在困难中艰难前行寻找真理的感觉却很美好。首先是用计算机绘制电路图的问题，虽然pspice等软件曾经学习过，但是实际应用还是第一次，很多细节都掌握不好，还好在同学的帮助下，加上参考电路试验上关于pspice的讲解，完成了电路图绘制的部分。下一步就是通过仿真得到幅频特性曲线，设置电源的参数是一个难点，其他的都还顺利。在完成设计报告的时候参考了很多资料，也学会了在word文档中输入数学公式的方法，困难越多，得到的就越多。从无到有是每个人都要经历的过程，人正是在这种过程中取得进步，这次的课程设计便是一个从无到有的过程，第一次做这个，复出的多得到的也很让我欣慰。总的来说，虽然设计过程中充满了艰辛和无奈，但最后成功地结束让我受益匪浅。五、参考文献 1：信号与控制综合实验实验指导书第一分册 信号与系统基本实验 华中科技大学电气与电子工程学院实验教学中心2：电子技术实验基础电子电路实验、设计、仿真（第二版） 华中理工大学电子学教研室 编 陈大钦 主编 高等教育出版社出版3：信号与系统分析邹云