四阶带通滤波器论文

1、评阅教师评语：课程设计成绩考勤成绩实做成绩报告成绩总评成绩指导教师签名：测控电路及装置课 程 设 计 报 告论文题目：四价带通滤波器设计 学院(系)：电子信息与自动化学院测控系 班 级： 2008级73-2班 学生姓名： 刘元东 学 号： 10807030216 指导教师： 时间： 从2011年1月4日 到 2011年1月14日1、原理与总体方案1.1 工作原理：带通滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。1.2 总体方案 一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带，例如在通带内没有增益或者衰减，并且在通带之外所有频率都被完全

2、衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。实际上，并不存在理想的带通滤波器。滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉，尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。带通滤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,可以构成带通滤波电路，条件是低通滤波电路的截止角频率H大于高通滤波电路的截止角频率n，两者覆盖的通带就提供了一个带通响应。典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器（如上图）中将其中一级改成高通而成，利用LM324芯片再将两个这样的滤波器串联即得四阶带通滤波器。其电路性能参数计算如下：通带增益  &

3、#160;  中心频率  通带宽度    选择性    而由题目给出 fh =1100HZ fL =900HZ 可得此fo =1000HZ B=200HZ在中心频率计算公式中自定义给出R1 、R2、C值，又中心频率已知，即可算出R3值；再在通带宽度公式中B、R1、R2、R3、C皆已知，即可得出Rf与R4比值。设计出电路，如硬件设计中电路图。 2、硬件设计2.1 电路图 如电路图各硬件参数与公式中有（R1=R1、C1=C2=C3=C4=C、R2=R6=R3、R7=R10=R2、R4=R9=Rf 、R3=R8=R4）对

4、应关系： 若给定R1=R1=100K欧、R7=R10=22K欧、R4=R9=Rf=47K欧，据方案中公式即可算得R2=R6=R3=11.5K欧、R3=R8=R4=41K欧，而Q=1000HZ/200HZ=5,图是将两个二阶带通滤波器连接而成四阶带通滤波器。 2.2 芯片LM324介绍 LM324是四运放集成电路，它采用14管脚双列直插塑料（陶瓷）封装，外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可用如下图所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输

5、入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324引脚图主要参数：参数名称 测试条件 最小 典型 最大 单位 输入失调电压 U01.4V RS=0 -2.07.0mV输入失调电流  - -5.050nA输入偏置电流  - -45250nA大信号电压增益 U+=15V，RL=5k 88k100k -电源电流 U+=30V，Uo=0，RL= 1.53.0 -mA共模抑制比 Rs10k6570 -dB 

6、; 由于LM124/LM224/LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。3、调试 在仿真软件中按电路仿真后，发现中心频率和通带宽度都有较大偏差，在给定条件下，将要求量反复计算得出为：（电路图各硬件参数与公式中变量对应）R2=R6=R3=11.5K欧、R3=R8=R4=41K欧。给电路输入正弦信号后，在波特仪中观察相频特性和相位特性，而截得如图相频和相位曲线及波特结果。可看出其与理论值还存在微小偏差，主要是由于计算出的电路中某些原件的参数存在误差。4、测试与分析 在调试中得到正确的相频和相位特性后，将示波器连在电路输出，据输出

7、波形可检验电路是否实现带通功能。在函数发生器中分别将输出频率调得800HZ、1000HZ、15000HZ，而得如上图波形，带通滤波电路实现了将通带以外的信号衰减或抑制，如图。当然在通带边缘频率上滤波功能显得并不是很明显，主要是各方面的误差累积而致。5、结束语用LC网络组成的无源带通滤波器在低频范围内有体积重量大，价格昂贵和衰减大等缺点，而用集成运放和RC网络组成的有源带通滤波器则比较适用于低频，此外，它还具有一定的增益，且因输入与输出之间有良好的隔离而便于级联。利用有源带通滤波器可以突出有用频率的信号，衰减无用频率的信号，抑制干扰和噪声，以达到提高信噪比或选频的目的，因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理，同时，由于集成运放的增益和输入阻抗都很高，输出阻抗很低，故有源带通滤波器还兼有放大与缓冲作用。通过课程设计，深感动手能力稍有提高，有很踏实而带的喜悦。 6、参考文献1童诗白，华成英.模拟电子技术基础（第四版）M北京：高等教育出版社，2006 2张国雄主