带通滤波电路设计说明书

带通滤波电路设计一.设计要求信号通过频率范围f在100Hz至10kHz之间；滤波电路在1kHz的幅频响应必须在±1dB范围内，而在100Hz至10kHz滤波电路的幅频衰减应当在1kHz时值的±3dB范围内；在10Hz时幅频衰减应为26dB，而在100kHz时幅频衰减应至少为16dB。二•电路组成原理由图(1)所示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如图(2)，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W大于高通电路的截止角频率W，两者覆盖的通带就提供了一个带通响H L应。VoWH1R1CVoWH1R1C1Wl1R2C2图(1)低通截止角频率高通截止角频率必须满足W<WLH|A||低通O|A|+高通O|A||低通O|A|+高通Ou|A|+WL [ W带通W W wL H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。这是一个通带频率范围为100HZ-10KHZ的带通滤波电路，在通带内我们设计为单位增益。根据题意，在频率低端仁10HZ时，幅频响应至少衰减26dB。在频率高端仁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。由教材巴特沃斯低通、高通电路阶数n与增益的关系知Avf=1.586，因此，由两级串联的带通滤波电路的通带电压增益（Avf1）2=（1.586）2=2.515,由于所需要的通带增益为0dB，因此在低通滤波器输入部分加了一个由电阻R1、R2组成的分压器。

+viO23.KQlOOOuF18(QC35.KQ14(QO.luFO.luF4&Q1OOOu39.8QR6R1R+viO23.KQlOOOuF18(QC35.KQ14(QO.luFO.luF4&Q1OOOu39.8QR6R1R4C1C4C2丄Vo1&Q82(Q图(3)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，在运放电路中的电阻不宜选择过大或较小。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1000pF，高通级电路的电容值为O.I^F,然后由式WC=丄可计算出精确的电阻值。CRC对于低通级由于已知c=1000pF和fh=11kHz,由式W=丄算得R3=14.47kQ，先CRC选择标准电阻值R3=14.0kQ•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R7二R8~18kQ考虑到已知Avf1=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=(Avf1-1)R5a39.8k,R9=(Avf1T)R10a48k，其容差为1%。设计完成的电路如图所示。信号源vI通过R1和R2进行衰减，它的戴维宁电阻是R1和R2

RR的并联值，这个电阻应当等于低通级电阻R3（=14k）。因此，有一-R3=14KGR1+R2 3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R益,2 •2.515=1益,R1+R2联解式和，并选择容差为1%的额定电阻值，得R1=35.7kQ和R2=23.2kO。四.电路仿真分析设计好电路后，根据电路图进行仿真。仿真图如图（4）图⑷2•仿真电路调试及测试结果（红线为输入，黄线为输出）B文件（B扁辑㈢视囹GO绘制（E）MCU（M）仿真⑸W（rD工ME）报告®选项回窗口呦帮助（W二1B文件（B扁辑㈢视囹GO绘制（E）MCU（M）仿真⑸W（rD工ME）报告®选项回窗口呦帮助（W二1创上□冷m』sa靠龜倉*9卩瓯圖国四十H餐1电.冒卜-鉀蟻 司必嗚▼加嗨■“a?ms 1媚呼1MI5C星y®.M©|5|■?=J-@卜帀口⑥Q@QU歸iSiH-Multisim-[®t+1*]□X层级L可见度I项目视图I18KQIM12CN:R223.2的R223.2kJICOOpFC3：T—O.1pFOJpF:C4T卜ReflDes电路图区段系列 值 容差制造商印迹 描述标签坐标X"旋转翻转颜色寒件间（mil）霎件组 管脚交换柵极交换VCCAVI设计1POWE...SOOmVr...GenericG8未施转未翻转默认仅限内柵极XBP1设计］A8未旋转未翻转默认仅限内柵极XFG1设计1A0未施转未翻转默认仅限内柵极XSC1设计1□C4未炭转▼未翻转▼默认□ □ 13是 ▼仅限内柵极▼ V<>a导出円图(5)仿真图(1)输入100HZ,Vpp=5v正弦波B设计1-Multisim-［设计1*1 —◎站文件（E）精㈢视圏凹绘制T）MCU（M）仿真⑸WQD工MCD报告迟）选项◎窗口呦帮助（tD-$D3用田|场R|芷电）©|勺列__画圖園画b圜住|%彌匚希蟻耐工□色*际eT曰•卜设计站文件（E）精㈢视圏凹绘制T）MCU（M）仿真⑸WQD工MCD报告迟）选项◎窗口呦帮助（tD-$D3用田|场R|芷电）©|勺列__画圖園画b圜住|%彌匚希蟻耐工□色*际eT曰•卜设计1-©设计1昼处J可见Jt|项目视图I回®®QEIJ2S1反向:|保存|T2-T1时间7,955s7,955s0.000s通直A-1.918V-1.918V0.000V1诡1pn~l煽S巴'P籃HH.HVL■型nsss釜翳牆时基通道A通道B触岌标H： |lms/DivIm刻度：|5V/Div」刻度：[1WiVJ边沿：EEHbE)二X轴位移〔格）：|0n丫轴位移〔格）：|o「Y樹立移〔格）：-0]水平：也 r1[y/H添加B/AA/B 交流0|直流||交流|0直流-?1单次正常自动1无L通-180.647mV-180.647mV0.000VJ目婚口导出•-II-0.WF；；；0.1|JF—|卜LF412GH.R848kC电设设设设卑亠1111路计计计计值SBEpa旋转 翻转颜色零件间距in-nl）零件组未未未未转轄转转转转糕转MB-1"EmMmMBJ未未未未是是是是□a.柵极交换仅限内柵极仅限內柵极▼収限内柵极仅限內柵极图（6）（2）输入300HZ,Vpp=5v正弦波謙Stt1-Multisim- *]崔|文件（E镭㈢视圍GO绘制旧MCUthiD仿真⑸W（n）IMCD报告®选项回窗口呦耕助凹昼级_|可见度I项目视图IRefDes电路图区段s::i时rannD3用唧|冒鸟|需諂@|»9&] 画画国因昼级_|可见度I项目视图IRefDes电路图区段s::i时rannD3用唧|冒鸟|需諂@|»9&] 画画国因b圜它|%君「鉀喙一5|必劭▼翻劭▼|炉超F3囲设计1*容差制匿商印迹标菱坐标X"旋转系列值31SHIa圈IBIBnIBl■團IglBlBlalBgllS一«转转转转

未未未未转辑转转-ss未未未未仅限內柵极仅限內栅极▼仅限内柵极图(7)输入1000HZ,Vpp=5v正弦波图（8）输入3KHZ,Vpp=5v正弦波誌：S计1-Multisim-[设计1*1囲文件（B稠㈢视圉GO绘制®MCU（M）仿真⑸鞍（n）IMCD报告®选项◎窗口回帮助凹D西2§寻ap画國国国］•圜律I£剧一昨巫波器-XSC"!iStf-IW专册讦尙缶回一芭m欣鼻工®星丨鬲』丨籟卜师口□洛旦宫谄B□•••卜设计囲文件（B稠㈢视圉GO绘制®MCU（M）仿真⑸鞍（n）IMCD报告®选项◎窗口回帮助凹D西2§寻ap画國国国］•圜律I£剧一昨巫波器-XSC"!iStf-IW专册讦尙缶回一芭m欣鼻工®星丨鬲』丨籟卜师口□洛旦宫谄B□•••卜设计1：囲设计1层级丄可见度I项目视图Ix\」目拾鬥导出"触岌X轴位移（格）：叵0Y轴位移（格）：|oIY轴位移（格）：叵通道A 通道B刻度：lEWPiv 陰刻度:|川伽丨边沿:因西囚回匡—］水平：保存外脱囲设计1*n0S时间通道A通道B&135s2.168V260.045mVT2sa8.135s2.168V260.045mVT2-T10.000s0.000V0.000V时基RefDes电路圏区段3_..-

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