带通滤波电路设计说明

1、带通滤波电路设计一设计要求(1) 信号通过频率田f在100 Hz至10 kHz之间；(2) 滤波电路在1 kHz的幅频响应必须在1 dB S，而在100 Hz至10 kHz滤波电路的幅 频衰减应当在1 kHz时值的3 dB a ；(3) 在10 Hz时幅频衰减应为26 dB，而在100 kHz时幅频衰减应至少为16 dB。二电路组成原理由图(1)所示带通滅波电路的幅频响应与高通、低通滤波电路的幅频响应进行比较， 不难发现低通与高通滤波电路相串联如图(2)，可以枸成带通滅波电路，条件是低通滤波 电路的截止角频率恥大于高通电路的截止角频率两者履盖的通带就提供了一个带通响 应。图(1)Wh= 低通截

2、止角频率R1C1 =- 高通截止角频率R2C2必须满足WYWk|A|f|A|A|低通1WHw髙通1W带通Wlw图(2)三电路方案的选择参照教材10.3.3有源带通滤波电路的设计。这是一个通带频率囤为100HZT0KHZ的带通滤 波电路，在通带我们设计为单位增益。根据題意，在频率低端f=10HZ时，幅频响应至少衰 减26dB。在频率高端f=100KHZ时，幅频响应要求衰减不小于16dB。因此可以选择一个二阶 高通滤波电路的截止频率fH=10KHZ, 一个二阶低通滤波电路的fL=100HZ，有源器件仍选择运 放LF142，将这两个滤波电路串联如图所示，就构成了所要求的带通滤波电路。由教材巴特沃斯低

3、通、高通电路阶数n与增益的关系知Avfi=1.586，因此，由两级串联的带 通滤波电路的通带电压增益(Avfl) 2= (1.586) 2=2.515,由于所需要的通带增益为OdB,因 此在低通滤波器输入部分加了一个由电阻Rl、R2组成的分压器。ClRe三元件参数的选择和计算在选用元件时，应当考虑元件参数误差对传递函数带来的影响。现规定选择电阻 值的容差为1%，电容值的容差为5%。由于每一电路包含若干电阻器和两个电容 器，预计实际截止频率可能存在较大的误差（也许是+10%）。为确保在100Hz 和10kHz处的衰减不大于3dB.现以额定截止频率90Hz和1kHz进行设计。前已指出，在运放电路中

4、的电阻不宜选择过大或鮫小。一般为几千欧至几十千欧 较合适。因此，选择低通级电路的电容值为lOOOpF，高通级电路的电容值为0.1“F，然后由式Wc = 可计算出精确的电阻值。对于低通级由于已知c=1000pF和fh二11kHz,由式必=算得R3=14. 47kQ,先 RC选择标准电阻值R3=14. OkQ.对于高通级可做同样的计算。由于已知C=0.1 “F和 fL=90Hz 可求出 R7=R818kQ考虑到已知Avfl=1.586 同时尽量要使运放同相输入端和反相输入端对地的直流电阻基本 相等，现选择 R5=68k，R10=82k,由此可算出 R4=(Avf 1-1 )R539. 8k, R9

5、=(Avf 1-1 )R10M8k， 其容差为1%。设计完成的电路如图所示。信号源vl通过R1和R2进行衰减，它的戴维宁电阻是R1和R2 的并联值，这个电阻应当等于低通级电阻R3(Wk)。因此，有器fKG 由于整个滤波电路通带增益是电压分压器比值和滤波器部分增益的乘积，且应等于单位增亠（曲）=亠2.515 = 1R + RiR1 + R2联解式 和，并选择容差为1%的额定电阻值，得R1二357kQ和R2=232kQ。四电路仿真分析1. 设计好电路后，根据电路图进行仿真。仿真图如图(4)U2A国= *一上32 s a图(4)2 仿真电路调试及测试结果(红线为输入，黄线为输出)专业.专注.2o M

6、IeQd* atI33sS383S339 mpa?s (5)(1)前100Hz VPPH5VJL常浒SA *c ss IM- SOCK- A? 5*E H? B le mns 5tt-D 风利LQlHEEIEbla :n &r 9 心H -II-MHt 5 5 so =0 s sw25?5* 4* 43tt4lr mdS3(6) (2)前 300HZVPPU5V怜常浒 2 .SSwwhle砒w冊匡.a x割0Z3EBD回的G-如IM*D 3日zw-*mE)XH.D ftx- 0园的妁Z MDAMJ*(U ZAtD 易D血 *=D WSeECtfcX F列如TaM( 3Wi tttW !WM R

7、d C3外：Bona私.eiMfl婕1Wi 仙tthWCJflA B：巫沁 |l 叶._jo I，V版to 回埶0 9华 xS a IM 5或W： Bx|Tl- ：RIKfcU认狼沁Q flRFW.V(3)输入 1000HZ Vpp=5v 正弦波 &M M“, (0H -)釣玄g tr LBmmcmmjaoj IMcd 疔fiaj vacA) mmK3HI(3E1I9.尹-XMIP 4DB? J Qi DCwzQ-n mm- -4) ?) *to1|if- .虫TJ上IP、 a xi JF、y*X iI*_ JJ 1S3* *1丄 :LV=i.kzi1”*62B &22$ OXCfcfifKT

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