滤波器的设计与实现

信号与系统课设计报——滤器设计与现一、课程设计准备

在课程学习中对于波器的认识滤波器主要功能是对号进行处理，保留信号中的有用成分，去除信号中的用成分。其按处理的信号可分为数字滤波器和模拟滤波器按频域特性分为低通、高通、带通、带阻滤波器，按时域性可分为有限长冲激响应（）滤波器和无限长冲激响（）滤波器。低通滤波器：让某一率以下的信号分量通过，而对该频率以上的信号分量大抑制的电容、电感与电阻等器件的组合装置。高通滤波器：让某一率以上的信号分量通过，而对该频率以下的信号分量大抑制的电容、电感与电阻等器件的组合装置。带通滤波器：是一个许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。比如振荡回路就是一个模拟带通滤波器。对于使用的模拟软的简单介绍Multisim是美国家器（NI）有限公司推出的以Windows为础的仿工具于板级的模拟字电路板的设计工作。它包含电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具丰富的仿真分析能力。该软件可实现的仿真内容：1．器件建模及仿真

2．路的构建及仿真；3．统的组成及仿真；4．表仪器原理及制造仿真。5．件建模及仿真：可以建模及仿真的器件模拟件（二极管，三极管，功率管等数器件（系列，COMS列，PLD，在本次课设中，主要用multisim的电路构建及真。二、目标分析及思路程目标要本课程设计要求自己计电路系统构成低通滤波器高通滤波器和带通滤波用Matlab或PSPICE或PROTEL或其他软件仿真。目标总认识对于课程设计题目采用画出电路图再用仿真软件进行模拟的方式进行。模电课的学习中，对于滤波器的电路设计有了初步认识，在结束信号与系统的学习之后，对滤波器也有了进一步的解，对课本上提供的范例加以剖析和应用，就更能加深对处知识的了解。局部设思路二阶有源低通滤波电路二阶有源低通滤波电由两节RC滤波电路和同向比例放大电路组成，其特是输入阻抗高，输出阻抗低。

cVFcVFVFcVFcVFVF同向比例放大电路的压增益就是低通滤波器的通带电压增益，即AVF01传递函数的推导：

R1()

()=V/(1+sRC)可得电路的传递函数A

2

VFccs而c=1/RCQ=1/（A）故而：A(s)=AѠc2+c

w

c

)其中，c特征角频率，Q为其等效品质因。现在令f根据Ѡ=2f计算出Ѡcπk根据可计算得A选择R的阻值为Ω故C=3.183nf令ΩR4=Rf=(Ak

VFcVFVFcVF绘图与仿真见第三部二阶通滤波器若将低电路中的RC的位置互换，就可得到RC高通电路理上图二阶有源低通滤波器电路中与C位置互换，则可得到有源高滤波电路。传递函数为：s)

AsAsVFs2Qs2QcQ=1/（A）Ѡ=现在令f选择R的阻值为Ω故C=3.183nf令ΩR4=Rf=(Ak绘图与仿真见第三部有源带通滤波器将低通滤波器与高通波器相串联可以构成带通滤波电路，条件是低通滤电路截止频率H大高通滤波器电路的截止频率ѠL，两者的覆盖的通带就构成了一个带响应。

HLHLHLHL现在设计一个带通滤器，选择用一个截止频率为f=10kHz的阶低通滤波器与截止频率f=100Hz的高通滤波器串联，构成所要的带通滤波器。先设定并计算该滤波的参数。低通部分：截止频率f=10kHzѠkHzѠ=1/RC现令Ω计算得令kR4=39.8高通部分：截止频率f=100HzѠπHzѠ=1/RC现令R6=R7=0.5kΩ计算得C3=C4=0.1uf令R8=82kΩR9=48kΩ绘图与仿真见第三部三、电路图与波形图

有源通滤波器电路图：XSC13.183nF

04

V315

Tektronix0

V11Vpk

3

50k

2

50kΩ

13.183nF

6

PG

1234T0°

0

5

14.64k

0

V215

25k0进行交流小信号分析真，得到其幅频响应图与相频响应图。由幅频响应图可见其频滤波特性。有源通滤波器

电路图：R2

0

15V

Tektronix

0

510°

C23.183nF

50kΩ4

C13.183nF

1R150kΩ0

2

0

5UA741CD15V

3

R325kΩ0

R414.64kΩ由幅频响应图可见其频滤波特性。而当频率高于40k时，曲线出现下降是于的性原因造成的。有源通滤波器电路图：

R31kHz0H、R31kHz0H、C10

2R1R2535.7kΩ14kΩV1123.2kΩ0°

1000pF1C21000pF0

32

7

0V312V3715UA741CD4V412V0R4

U16

6

C30.1uF

8

C40.1uF

9

R618kΩR718kΩ0

32

0V212V10715UA741CDV512V0

U26

R948kΩ13

XSC1TektronixP1234TG12R568kΩ

39.8kΩ0

R882kΩ0由上图可见其具有滤特性。结果分析低通滤波器经仿真后到的波形较为理想，误差也较小。高通滤波器的幅响应图后段出现下降为器件自身原因所致，并不是设计问。带通滤波器的ff选择合理，图形比较完整，在两个止频率点的误差也比较小。四、课程设计心得体

这次课程设计完成过虽然曲折漫长，可是却在设计中对于模电和信号与系中关于滤波器的知识进行了更深层次的了解，通过自己操作和设计，对于这部分知识也有了新的感悟和体会。另外，在课程设计中学习使用了件，对于软件的功能作了解和拓展。通过训练，已经可以在这个平台上熟练地进行路图的绘制和电路的仿真。这对于今后的学习也是大有裨的。课程设计的整个过程让人学会去独立思考去