滤波器的设计与实现

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（ПафнутийЛьвовичЧебышёв）。（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（StephenButterworth）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：脊其职中加R1=R2=柔R4=1k困，窃C1=C2=前0.1贷F喜。扣电源电压鸣为移1V太其上限截止频面率为报=蒸159绸2椅.奔3Hz半通赔过惯pspic烫e魂仿真后得到幅律频特性曲线匙(叠2)缸有源弊高通滤波器束偷忙高通滤波器的肾传递函数为班用跑pspic页e毯绘制电路图得判到挎其储中镰R1=R2=宣R3=光1k歪，图C1=C2=基0.1毅F氏，电源采用上敲图种参数加其下限截止频席率为愤=碍=159崇2忌.接3Hz巡通去过拨pspic挎e鸽仿真后得到幅淡频特性曲线鼠（剖3迷）判有源霞带通滤波器传递函数为绘制电路图凝其活中宵R1=R2=书R3=1k脆，器R4=R5=办10k家C1=C2=忧0.1宏F华，电源参数不恢变膜仿真后得到幅绞频特性曲线为风（卫4皆）无缘低通滤剧波器传递函数为绘制电路图扬R1=R2=平1k周，梯C1=C2=烛0.1刻F携，电源参数仍贵不变晨P绪spic澡e唤得到仿真图流（追5歉）无源高通滤叮波器传递函数为绘制电路图庆R1=R2=部1k徐，等C1=C2=屡0.1遮F君仿真得到幅频催特性曲线末（栋6释）无源带通滤显波器传递函数为绘制电路图杨R1=懂R2=1k盖，废C1=C2=闸0.1蛾F硬仿真后得到幅欠频特性曲线心得体会：浸本次信号与系痛统课程设计虽耀然静1乓4果周就已开始，扶但由于资料和柿时间的限制，葡真正做的时间籍只有最后一周裹。在本次课程染设计中遇到了辫许多的困难歼，但是在困难况中艰难前行寻泼找真理的感觉钟却很美好。炉首先是用计算豆机绘制电路图肿的问题，虽御然惨pspic蛮e捡等软件曾经学史习过，但是实捎际应用还是第炎一次，很多细劈节都掌握不好叠，立还好在同学的租帮助下，加上之参考《电路试姿验》上关遥于邮pspic礼e座的讲解，完成捐了电路图绘制顽的部分。下一音步就是通过仿杀真得到幅频特笼性曲线，毁设置电源的参嫂数是一个难点盗，其他的都还王顺利。在完成桐设计报告的时买候参考了很多吵资料，也学会勺了瘦在暗wor色d主文档中输入数潮学公式的方法即，困难越多，泊得到的就越多饲。归从无到有是每勾个人都要经历迟的过程，人正蛋是在这种过程田中取得进步，伶这次的课程设畏计便是一个从粒无到有的过程挺，第一次做这临个，复出的多罗得到的也很让鸽我欣慰。总的蛋来说，虽然设学计过程中充满象了艰辛和无奈沃，但最后成功雕地结束让我受努益匪浅。五、参考文献森数1匠：《信号与控井制综合实件验滴——么—蛛实验指导书》库第一分汁册焰住价信号与系统基恶本实验疤———舒—悦华中科技大学余电气与电子工仰程学院实验教弟学中心锁2剪：《电子技术爽实验基础类》傍—于—纵电子电路实验膊、芦设计面、饿仿员真完—琴—映（第二版）单———膊—千华中理工大学照电子学教研畏室贞龙编处安镇说茅陈大枣钦耗惩主编傍峰测虽冬高等教育出版堡社出版衡3丢：《信号与系玻统分析段》矿—漂—常邹云睡屏欠效林阶桦门睛编著左原筛棉悲王科学出版社出坛版偶4关：《线性控制扰系统工程率》肠—歌—即Morris缠