一阶无源高通滤波器设计课程设计

1、?信号与系统分析?高通滤波器课程设计 院系：电子与信息工程学院 班级：电信11-2班 姓名： 学号： 指导老师： 日期：2021年12月27日 一阶无源高通滤波器设计班级：电信11-2班 姓名： 学号：1、 课程设计目的： 1熟悉常用仪表，了解电路调试的根本方法 ； 2进一步提高自己的动手实践能力； 3掌握专业课程设计报告； 4设计一个截止频率为10500Hz的高通滤波器 。 2、 课程设计仪器名称参考型号数量用途函数信号发生器YB4340G1观察输入输出波形示波器YB26391信号源万用表VC9807A1测电阻值三、设计滤波器的整体思路 1、设计思路1首先根据滤波器的根本原理，设计出其根本组

2、成框图。 2根据有源高通滤波器的原理图，按照层次化、模块化、 参数化的设计思路，完成设计电路。 3画出电路图，根据KCL列出电路的频率响应函数，进行复频域分析，讨论其频率特性。4根据设计要求，求出元件参数，并求出实际滤波器参数。5应用Multisim软件进行仿真分析，并分析其性能。6应用matlab软件对其进行编程分析，仿真测试。 2、设计指标：截止频率为10500Hz的高通滤波器。 3、滤波器的有关参数 1实际滤波器的根本参数：理想滤波器是不存在的，其特性只需用截止频率描述，而实际滤波器的特性曲线无明显的转折点，故需用更多参数来描述。 2截止频率所对应的频率称为滤波器的3dB截止频率。以对应

3、于-3dB点，即相对于衰减3dB。假设以信号的幅值平方表示信号功率，那么所对应的点正好是半功率点。 3纹波幅度d：在一定频率范围内，实际滤波器的幅频特性可能呈波纹变化，其波动幅度d与幅频特性的平均值相比，越小越好，一般应远小于-3dB。 4滤波器因数或矩形系数:滤波器因数是滤波器选择性的另一种表示方式，它是利用滤波器幅频特性的-60dB带宽与-3dB带宽的比值来衡量滤波器选择性，理想滤波器=1，常用滤波器=15，显然，越接近于1，滤波器选择性越好。 滤波器的截止频率用来说明电路频率特性指标的特殊频率。当保持电路输入信号的幅度不变，改变频率使输出信号降至最大值的0.707倍，或某一特殊额定值时该

4、频率称为截止频率。4、 一阶高通滤波电路设计 1定义：让某一频率以上的信号分量通过，而对该频率以下的信号分量大大抑制的电容、电感与电阻等器件的组合装置。 2.一阶高通滤波器电路图如下： 3、计算公式 1频率响应： 2截止频率：电阻与电容的乘积RC是时间常数；它与截止频率成反比，在截止频率上输出信号的强度是输入信号的一半。 其中f的单位是赫兹(Hz)，R的单位是欧姆，C的单位 是法拉，简称“法。 通带损耗：3dB 最大承受平均功率：33dBm 幅频特性：带通内变化3dB高通滤波器响应曲线 由KCL分析得: 频率响应 令，那么 ，代入式3.1可得： 由以上各式可知： 当 五、电路板制作规格：7cm

5、*5cm) 1、电阻R及电容C参数的选取 R=90 2、实验所用电路板如下列图： 3、用MATLAB程序进行仿真程序如下：clear;r=90;c=0.168e-6;fo=0;fn=30000;df=0.01;f=f0:df:fn;w=2.*pi.*f;a=(1./(w.*r.*c).2;H=(1./(1+a).2;plot(f,H);xlabel(f);ylabel(H；实际图形如下：H(jw) f/HZ 六、频谱函数测试 1、测试步骤 1按下示波器电源“power； 2扫描时间“TIME/DIV到达0.2ms； 3将示波器“MODE到达“CH1；ACGNDDCDC 4将“VOLTS/DIS

6、到达“1； 5将 打到AC; (6)将同轴测试电缆连接到“CH1上，测试笔上的开关推到“X1 校准“CH1: 校准“CH2： 2、用信号系统实验箱上的函数信号发生器输出正弦信号； 1接通电源实验箱后，闭合实验箱开关实验箱右侧边； 2找到函数信号发生器模块实验箱右下角；按下个黄色按钮，发光二极管亮，“MAX038模块得电。同轴测试电缆上的鳄鱼夹接函数信号发生器的“GND，测试钩接“输出； 3找到跳线连接组，将跳线插在“JD4; 4将转换开关K1201和K1202右下角同时打到右边，可在示波器上看到正弦信号； 5调节占空比旋钮和幅度旋钮使得波形u=1(V)。 3、正确接入滤波器 1用导线接滤波器的

7、输入端，另一端插入接信号信号发生器的输出端； 2将示波器的同轴测试电缆CH2上的鳄鱼夹接滤波器的“地端，测试钩接“输出； 3将示波器“MODE打到“DUAL，调节频率旋钮，观察波形； 4根据规定当输出的为最大的0.707倍时所对应的频率即为截止频率 。由1可知当 时对应的频率即为截止频率。 调节频率旋钮同时观察输出波形找到=0.707的波形。 5调节频率f和电压U，假设“未按下，可用 6线路连接如下： 将TIME/DIV打到1ms，将“VOLTS/DIS打到“1 波形如下列图： CH1通道输入信号，输入电压 始终为1V，调节频率旋钮，调节输出电压 数据记录如下表： 4、数据处理：用MATLAB

8、仿真软件进行数据综合datax1=5105,7021,8300,10250,11940,12800,14720,16720,20360,22950,25570,28280;datay1=;plot(datax1,datay1) 实际图形如下： H(jw) f/Hz七、误差分析=%E=%5%在误差范围内八、实验总结： 本次设计深刻理解了滤波器的工作特点，掌握电子系统的一般设计方法，掌握常用元器件的识别和测试培养综合应用所学知识来指导实践的能力，熟悉常用仪表，了解电路调试的根本方法，掌握专业论文报告的格式及流程，进一步提高自己的动手实践能力，为进一步的深造打下了良好根底，进一步提高自己的动手实践能

9、力，为进一步的深造打下了良好根底。 1 由仿真结果可知，当频率为通带3dB截止频率时，输出电压约为最大输出电压的0、707倍，即。2 由仿真结果可知，高通滤波器削弱低频信号，只放大频率高于的信号。3 设计中，输出波形没有失真，说明只要正反应引入得当，适当控制放大倍数，就能在时使电压放大倍数数值增大，又不会因正反应过强而产生自激振荡。4 设计中，分析了滤波器的倍频特性，求出了特性曲线的等效直线的斜率。5 设计中，从多方面分析了滤波器系统的幅频特性和相频特性，并且考虑了系统受不同Q值的影响和系统稳定性能。 设计存在问题 本次课程设计我们主要根据设计任务要求，首先分析了滤波器的原理，从而确定了各个组

10、成局部。在充分分析和掌握了各局部电路的工作原理后，进行了认真仔细的计算和公式的推倒，最终掌握了具有一般性的相关公式。当然，在公式的验算中为了简化公式，我们也采取了一些小技巧，如在确定满足课题要求的情况下，令电容相等，从而大大简化了计算过程，并没有分析对其电路有何影响，且在设计电路的误差分析、参数选择的优越性等存在缺乏。8、 心得体会 通过这次课程设计，使我掌握了课程设计的根本思路和方法，掌握了课程设计说明书的根本撰写方法，了解了根本的设计思想和设计方法。同时此次课程设计使我对?数字信号处理原理?这门课程的根底知识和根本理论有了更深的理解和掌握，锻炼了我们综合运用所学知识的能力，并在理论分析设计、计算制图运用标准和标准查阅设计手册与资料以及计算机应用能了等方面得到了初步的训练和提高，培养了我们严谨求实的科学态度。同时这次课程设计采用分组的形式进行，锻炼了我们的分工合作能力，同时培养了我们的团队意识。 这次课程设计使我进一步熟悉了计算工具软件-MATLAB.并进一步掌握了MATLAB的使用方法.对MATLAB语言的开展和特点有了更深的了解，熟悉其工作环境，并掌握了MATLAB的根本语法，在其应用方面也有了更深的了解，了解了MATLAB程序书写的一般思路及一般步骤，学会了用MATLAB解决复