范文一:LC滤波器设计与制作
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LC滤波器设计与制作
现代电子学实验报告
设计课题: LC滤波器设计
专业班级:
学生姓名: 指导教师:
设计时间:
LC滤波器的设计
一、实验目的
设计和制作LC滤波器
二、实验设备
TDS2000B数字存储示波器
SP3060型数字合成扫频仪
MT 4080 handheld METER
三、实验内容
(一)ADS仿真
1、定k型LPF(例2.6)
设计截止频率为50MHz,且特征阻抗为50Ω的5阶π形定k型LPF。
步骤:
1)归一化LPF的设计数据对截止频率进行变换,待设计滤波器的截止频
率与基准滤波器的截止频率的比值M为:
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M=待设计滤波器截止频率/基准滤波器的截止频率=50MHz/(1/2π)Hz ?3.1415927×10^6
2)用这个M值去除基准滤波器的所有电感和电容的值,得到的特征阻抗
仍为归一化特征阻抗1Ω,而截止频率从归一化截止频率1/(2π)Hz变成了50Hz的滤波器的各元件参数。
3)接着把特征阻抗从1Ω换成50Ω。为此要求出待设计滤波器特征阻抗
与基准滤波器特征阻抗的比值K。
K=待设计滤波器特征阻抗/基准滤波器特征阻抗=50Ω/1Ω
4)将中间结果滤波器的所有电感值各乘以K,将中间结果滤波器的所有
电容值各除以K,即得实验设计结果。
电路图:
衰减和延时:
3、巴特沃斯型LPF(例3.7)
试设计并制作截止频率为1.3GHz且特征阻抗为50Ω的5阶T形巴特沃斯型LPF。
步骤:
以这个归一化LPF为基准滤波器,将截止频率从1/(2π)变换成190MHz,将特征阻抗从1Ω换成50Ω即可得到所要设计的滤波器。
M=待设计滤波器的截止频率/基准滤波器的截止频率=1.3GHz/1/——————————————————————————————————————
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(2π) ?8.168×10^9
K=待设计滤波器的特征阻抗/基准滤波器的特征阻抗=50Ω/1Ω=50
电路图:
衰减特性和反射损耗:
截至频率附近的衰减特性:
4、切比雪夫型LPF(例4.5)
试设计并制作截止频率为190MHz且特征阻抗为50Ω的5阶π形切比雪夫型LPF。步骤:
1)为进行截止频率变换求出比值M?1.934×10^9。
2)将归一化的LPF的所有元件值除以M,得到了实现截止频率变换的滤波器
构成元件值。
3)为了把左侧端口的归一化特征阻抗1Ω变换成50Ω而求比值K。
4)将所得到的滤波器元件值,将所有电感值乘以K,将所有电容值除以K。 电路图:
衰减和延迟:
反射损耗:
5、贝塞尔型LPF(例5.3)
试设计特征阻抗为50Ω且截止频率为300kHz的2阶贝塞尔型LPF。
步骤:
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1)为进行截止频率变换求出比值M。
2)将归一化的LPF的所有元件值除以M,得到了实现截止频率变换的滤波器构成元件值。
3)为了把两侧端口的归一化特征阻抗1Ω变换成50Ω而求比值K。
4)将所得到的滤波器元件值,将所有电感值乘以K,将所有电容值除以K。 电路图:
衰减和延迟:
反射损耗:
6、高斯型LPF(例6.4)
试设计截止频率为20MHz且特征阻抗为50Ω的7阶π形高斯型LPF。 步骤:
1)为进行截止频率变换求出比值M。
2)将归一化的LPF的所有元件值除以M,得到了实现截止频率变换的滤波器构成元件值。
3)为了把两侧端口的归一化特征阻抗1Ω变换成50Ω而求比值K。
4)将所得到的滤波器元件值,将所有电感值乘以K,将所有电容值除以K。
电路图:
衰减和延迟:
7、高通滤波器(例7.6)
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试依据巴特沃斯型5阶归一化LPF的数据,设计并制作截止频率为190MHz且特征阻抗为50Ω的5阶T形巴特沃斯型HPF
步骤:
1)为进行截止频率变换求出比值M。
2)将归一化的LPF的所有元件值除以M,得到了实现截止频率变换的滤波器构成元件值。
3)为了把两侧端口的归一化特征阻抗1Ω变换成50Ω而求比值K。
4)将所得到的滤波器元件值,将所有电感值乘以K,将所有电容值除以K。
电路图:
仿真图:
衰减特性和延时特性
8、带通滤波器(例8.4)
试设计带宽为190MHz,线性坐标中心频率为500MHz,特征阻抗为50Ω的5阶巴特沃思型BPF。
步骤:
1)依据归一化的LPF设计出一个带通宽度等于待设计BPF带宽、特征阻抗等于待设计BPF特征阻抗的LPF。
2)要从带宽等于待设计BPF带宽、特征阻抗等于待设计BPF特征阻抗的LPF变换成BPF,我们需要一种从LPF到BPF的电路元件对应关系。
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电路图:
衰减特性哈延时特性:
中心频率附近的衰减特性:
9、巴特沃斯型BRF(例9.2)
试设计带宽为190MHz,线性坐标中心频率为500MHz,特征阻抗为50Ω的5阶巴特沃思型BRF。
衰减特性和反射特性:
制作PCB 板:
要求:设计一个截止频率为25MHz,特征阻抗为50Ω的低通滤波器。
利用Altium Designer 画原理图及制作
先新建工程:
File-New-Project-PCB Project
ADD NEW TO PROJECT -sheet1 schdoc
ADD NEW TO PROJECT -PCB1 pcbdoc
ADD NEW TO PROJECT -PCB1 pcbdoc
绘制原理图如下,和特殊器件,摆放好器件,布线,覆铜。这样我们的pcb板的设计就完成了,如下图。
PCB 原理图:
PCB DOC:
接着我们跟随老师去吧设计好的图纸打印出来,
打印好的电路板设计图:
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机器正在烘烤电路板,使纸上的电路印刷到覆铜板上:
覆铜板上印刷上石墨后的效果图:
浸泡在腐蚀液中的快要腐蚀好的电路板:
用大铡刀切好的电路板雏形:
插好器件:
用示波器进行调试,示波器上显示的滤波效果:
检验:
用ADS进行仿真:
实验结论:
我设计和制作的滤波器符合设计要求,能够滤出特征阻抗为50Ω,截止频率为25MHz的低通滤波器。
实验过程中遇到的问题及怎样解决:
问题:由于打孔的机器,针头比较粗,使腐蚀好的电路板焊盘被打掉了,无法很好的焊上器件。
解决方法:我将无法焊好的器件用导线焊在一起,成功解决了这个问题。
问题:由于自己手工绕制的电感不稳定,滤波效果很不稳定。
解决方法:绕好与要求的值差不太多的电感,先焊接在电路板上,焊好后,调整电感线圈的松紧度来调整成为要求的电感值。
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范文二:滤波器设计与制作
数字信号处理 实训 (论文 ) 说明书
题 目:滤波器设计与制作 院 (系) :
专 业:
学生姓名:
学 号:
指导教师:
2013 年 7 月 7 日
摘 要
滤波器的作用主要是选择所需频带的信号内容而抑制不需要的其他频带的 信号内容。数字滤波器因其精度高、可靠性好、灵活性大等优点 , 在语音信号处 理、 信号频谱估计、 信号去噪、 无线通信中的数字变频以及图像处理等工程实际 应用中都很广泛。 模拟带通滤波器一般是用电路元件 (如电阻、 电容、 电感 ) 来构 成我们所需要的频率特性电路。 模拟带通滤波器的原理是通过对电容、 电阻和电 感参数的配置, 使得模拟滤波器对基波呈现很小的阻抗, 而对谐波呈现很大的阻 抗, 这样当负载电流信号通过该模拟带通滤波器的时候就可以把基波信号提取出 来。
利用 MATLAB 设计滤波器 , 可以按照设计要求非常方便地调整设计参数 , 极大 地减轻了设计的工作量 , 有利于滤波器设计的最优化。 Matlab 因其强大的数据处 理功能被广泛应用于工程计算 , 其丰富的工具箱为工程计算提供了便利 , 利用 Matlab 信号处理工具箱可以快速有效地设计各种数字滤波器 , 设计简单方便。 关键字:滤波器; MATLAB ;信号处理
Abstract
Filter the role of the main is to choose the frequency band of the signal required content and suppress don't need other band signal. Digital filter because of its advantages of high precision, good reliability, flexibility, in speech signal processing, signal spectrum estimation, signal denoising, wireless communication frequency and the number in the image processing and other projects in the practical application is very extensive. Analog bandpass filter is commonly used circuit components (e.g., resistor, capacitor, inductor) frequency characteristics of the circuit to make up our need. Analog bandpass filter principle is based on the capacitance, resistance and inductance parameters configuration, make simulation filter for fundamental wave appears very small impedance, and the harmonic present great impedance, so that when the load current signal through the simulation of the band-pass filter when fundamental wave signals can be extracted.
Using the MATLAB design filter, may, in accordance with the design requirements is very convenient to adjust design parameters, and greatly reduce the workload of design, and is beneficial to optimization of filter design. Matlab because of its powerful data processing functions are widely used in engineering calculation, its rich toolkit provides a convenient to engineering calculation, Matlab signal processing toolbox can be used to quickly and efficiently design all kinds of digital filter, the design is simple and convenient.
Key words: filter; MATLAB; The signal processing
目 录
引言 ..................................................... 1 1 滤波器 ................................................ 1 1.1 滤波器简介 .................................................. 1 1.2滤波器的原理 ................................................. 2
1.3滤波器的分类 ................................................. 2
2 带通滤波器 ............................................ 2
2.1带通滤波器的工作原理 ......................................... 3
3 硬件设计 .............................................. 3 3.1 硬件设计基本要求 ............................................ 3 3.2 硬件设计方案 ................................................ 3 3.2.1硬件设计原理图 ......................................... 4 3.2.2NE5532简介 ............................................. 5 3.3 带通滤波器的主要参数 ........................................ 5
3.4 硬件调试 .................................................... 6
4 基于 MATLAB 的 GUI 界面数字滤波器 ....................... 6 4.1 MATALB GUI介绍 .............................................. 6 4.2 IIR滤波器 ................................................... 7 4.2.1IIR 滤波器设计原理 ...................................... 7 4.2.2IIR 滤波器设计思想 ...................................... 7 4.2.3IIR 滤波器设计编程实现 .................................. 7 4.3 FIR滤波器 .................................................. 8 4.3.1FIR 滤波器设计原理 ...................................... 8 4.3.2FIR 滤波器设计思想 ...................................... 8
4.3.3FIR 滤波器设计编程实现 .................................. 8
5 基于 Matlab GUI的数字滤波器设计思路及实现 ............. 8 5.1“滤波器设计软件”设计的 GUI 界面设计 ......................... 9 5.2控件实现编程 ................................................ 10
5.3运行和结果显示 .............................................. 12
6 总结 ................................................. 12 谢 辞 .................................................. 13 参考文献 ................................................ 14 附 录 .................................................. 15
引言
滤波器是一种只传输指定频段信号, 抑制其它频段信号的电路。 它的功能就 是允许某一部分频率的信号顺利的通过, 而另外一部分频率的信号则受到较大的 抑制,它实质上是一个选频电路。滤波器中,把信号能够通过的频率范围,称为 通频带或通带; 反之, 信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围称为阻带; 通 带和阻带之间的分界频率称为截止频率;理想滤波器在通带内的电压增益为常 数, 在阻带内的电压增益为零; 实际滤波器的通带和阻带之间存在一定频率范围 的过渡带。
本次关于滤波器的实训, 目的就是让我们在学习理论知识的基础上, 通过对 有源带通滤波器的硬件及软件设计和操作, 加深我们对理论的理解, 同时提高我 们的动手能力。
1 滤波器
1.1 滤波器简介
自 60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展,滤波器发展上 了一个新台阶,并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方 向努力。其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为 70年代以后的主攻方向, 导致 RC 有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器 的飞速发展。到 70年代后期,上述几种滤波器的单片集成被研制出来并得到应 用。 80年代致力于各类新型滤波器性能提高的研究并逐渐扩大应用范围。 90年 代至今在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。 当然, 对滤波 器本身的研究仍在不断进行。 滤波器是一种用来消除干扰杂讯的器件, 将输入或 输出经过过滤而得到纯净的交流电。 您可以通过二阶通用滤波器传递函数, 推导 出最通用的滤波器类型:低通、带通、高通、帯阻。传递函数的参数—— f0、 d 、 hHP 、 hBP 和 hLP 。可用来构造所有类型的滤波器。转降频率 f0为 s 项开始占支 配作用时的频率。 设计者将低于此值的频率看作是低频, 而将高于此值的频率看 作是高频, 并将在此值附近的频率看作是带内频率。 阻尼 d 用于测量滤波器如何 从低频率转变至高频率,它是滤波器趋向振荡的一个指标。实际阻尼值从 0至 2变化。 高通系数 hHP 是对那些高于转降频率的频率起支配作用的分子的系数。 带 通系数 hBP 是对那些在转降频率附近的频率起支配作用的分子的系数。 低通系数 hLP 是对那些低于转降频率的频率起支配作用的分子的系数。 设计者只需这 5个 参数即可定义一个滤波器。
1.2滤波器的原理
滤波器是可以使信号中特定的频率成分通过而极大地衰减或抑制其他频率 成分的装置或系统。 滤波器的功能就是允许某一部分频率的信号顺利的通过而另 外一部分频率的信号则受到较大的抑制, 它实质上是一个选频电路。 通频带或通 带是信号能够通过的频率范围, 而信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围称 为阻带, 通带和阻带之间的分界频率称为截止频率。 理想滤波器在通带内的电压 增益为常数, 在阻带内的电压增益为零, 实际滤波器的通带和阻带之间存在一定 频率范围的过渡带。理想滤波器实际上并不存在。
1.3滤波器的分类
滤波器按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种; 按所采用的元器件分 为无源和有源滤波器两种; 按所通过信号的频段分为低通、 高通、 带通和带阻滤 波器四种:
(1)低通滤波器:它允许信号中的低频或直流分量通过,抑制高频分量或干扰 和噪声。
(2)高通滤波器 :它允许信号中的高频分量通过,抑制低频或直流分量。
(3)带通滤波器 :它允许一定频段的信号通过,抑制低于或高于该频段的信号、 干扰和噪声。
(4)带阻滤波器 :它抑制一定频段内的信号,允许该频段以外的信号通过。 数字滤波器是指输入、 输出均为数字信号, 通过一定运算关系改变输入信号所含 频率成分的相对比例或者滤除某些频率成分的硬件。 实质上就是一个由有限精度 算法实现的线性时不变离散系统。 它的基本工作原理是利用离散系统的特性对系 统输入信号进行加工和变换, 改变输入序列的频谱或信号波形, 让有用的频率分 量通过,抑制无用的信号分量输出。根据其频率特性同样可以分为低通、高通、 带通、带阻。如果要处理的信号是模拟信号,就可以通过 A/D或者 D/A转换,在 信号形式上进行匹配转换,同样可以使用数字滤波器对模拟信号进行滤波。
2 带通滤波器
带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量。 但将其他范围的频率分 量衰减到极低水平的滤波器, 与带阻滤波器的概念相对。 一个模拟带通滤波器的 例子是电阻 -电感 -电容电路 (RLC circuit)。这些滤波器也可以用低通滤波器同 高通滤波器组合来产生。
2.1带通滤波器的工作原理
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。 这通常称为滤波器的滚降现象, 并且使用每十倍频的衰减幅度 dB 来表示。通常,滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好,这样滤波器的性 能就与设计更加接近。 然而, 随着滚降范围越来越小, 通带就变得不再平坦—开 始出现“波纹” 。
3 硬件设计
3.1 硬件设计基本要求
通过运放实现模拟带通滤波器。要求:
○ 1中心频率:28000(Hz ) ;
○ 2品质因素:2.8;
○ 3实现滤波器阶数:4阶;
○ 4需频率函数图,至少要 40个点及以上。
3.2 硬件设计方案
有源滤波器一般由集成运放与 RC 网络构成,它具有体积小、性能稳定等优 点,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,故有源滤波 器还兼有放大与缓冲作用。
利用有源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。
其中介绍带通滤波器(BPF )的工作原理:这种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。 典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高 通而成。
图 3.2.1所示是一个多路负反馈二阶有源带通滤波器 ,它使用单个通用运 算放大器(通用运放)接成单电源供电模式,易于实现。它的上限截止频率和下 限截止频率可以非常近,具有非常很强的频率选择性。令 C1=C2=C, Req 是 R1
和 R2并联的值。 品质因数 Q 等于中心频率除以带宽, Q=fC/BW。 由式可以看出可 以通过让 R3的值远大于 Req 来获得大的 Q 值。
图 3.2.1 多路负反馈二阶有源带通滤波器
Q 值越大,频率选择性越好,带宽越小,反之则反。令中心频率为 fc ,则计算公 式如下:
其中
3.2.1硬件设计原理图
硬件设计部分原理图如图 3.2.1所示 , 为了调试方便 , 把电路中的电阻都换成了 电位器。
C R R f eq c 321π=2
1121//R R R R R R eq +==eq
c R R BW f Q 321==
图 3.2.1滤波器原理图
3.2.2NE5532简介
NE5532功能特点
简介 :NE5532/SE5532/SA5532/NE5532A/SE5532A/SA5532A是一种双运放高性能 低噪声运算放大器。相比较大多数标准运算放大器,如 1458,它显示出更好的 噪声性能, 提高输出驱动能力和相当高的小信号和电源带宽。 这使该器件特别适 合应用在高品质和专业音响设备, 仪器和控制电路和电话通道放大器。 如果噪音 非常最重要的,因此建议使用 5532A 版,因为它能保证噪声电压指标。 NE5532特点:
?小信号带宽:10MHZ
?输出驱动能力:600Ω, 10V 有效值
?输入噪声电压:5nV/√ Hz(典型值 )
?直流电压增益:50000
?交流电压增益:2200-10KHZ
?功率带宽:140KHZ
?转换速率:9V/μs
?大的电源电压范围:±3V-±20V
?单位增益补偿
3.3 带通滤波器的主要参数 (1)通带增益 A0:滤波器通带内的电压放大倍数。
(2)特征角频率 n ω和特征频率 n f
:它只与滤波用的电阻和电容元件的参数有 关,通常 RC f RC πω2/, /1n n ==
。
3.4 硬件调试
根据中心频率及 Q 值的计算公式,在电容固定的情况下,确定一组电阻值, 然后将电位器调到所需的阻值。 电路采用的是四阶有源滤波器, 前两阶的参数比 题目要求的稍小, 后两阶则稍大, 级联后协调一下即满足题目要求。 运放采用双 电源,用正负 12V 供电芯片会有点烫,测试发现没必要要那么高的电压,正负 6V 就能很好的工作,而且芯片不会发烫。
4 基于 MATLAB 的 GUI 界面数字滤波器
4.1 MATALB GUI介绍
MATALB 可以创建图形用户界面 GUI ( GraphicalUser Interface),它是用 户和计算机之间交流的工具。 MATLAB 将所有 GUl 支持的用户控件都集成在这个 环境中并提供界面外观、 属性和行为响应方式的设置方法 , 随着版本的提高 , 这种 能力还会不断加强。而且具有强大的绘图功能 , 可以轻松的获得更高质量的曲线 图。
4.2.1IIR 滤波器设计原理
滤波器的设计质上是寻找一个既能物理实现, 又能满足给定频率特性指标要 求的系统传输函数。 IIR 滤波器一般采用递归型的结构,系统的输入与输出服从
N 阶差分方程: 其中(00
=a ) 相应的传输函数为 :
4.2.2IIR 滤波器设计思想 (1)将设计指标归一化处理
(2)根据归一化频率,确定最小阶数 N 和频率参数 Wn 。可供选用的阶数选择函 数有 :buttord, cheblord , cheb2ord , ellipord 等
(3)运用最小阶数 N 设计模拟低通滤波器原型。根据最小阶数直接设计模拟低 通滤波器原型,用到的函数有:butter,chebyl,cheby2,ellip 和 bessel (4)再用 freqz 函数验证设计结果 4.2.3IIR 滤波器设计编程实现
(1) Fs=22050; Fp1=3400; Fs1=5000; Rp=3; Rs=20; %设计指标 (2) wp1=2*Fp1/Fs; ws1=2*Fs1/Fs; %求归一化频率
(3) [n,Wn]=buttord(wp1,ws1,Rp,Rs); %确定 butterworth 的最小阶数 N 和频 率参数 Wn
(4) w=blackman(n+1); %确定窗口值
(5) b=fir1(n,wn,w); %确定传递函数的分母系数 (6) [h,f]=freqz(b,1); %生成频率响应参数 (7) plot(f,20*log(abs(h))); %画幅频响应图 (8) plot(f,angle(h)); %画相频响应图
), () (0
i n x b i n y a M
i i
N i i
-=-∑∑==∏∏∑∑=-=-=-=---?
=+=
N
j j M
i i
N
j j
j M
i i
i z d z c A z
a z
b z H 11
11
1
) 1()
1(1) (
4.3.1FIR 滤波器设计原理
寻找一个 FIR 滤波器, 使其频率响应 ) (ω
j e H 逼近理想 FIR 滤波器的频率响
应 ) (ω
j d e
H :
n w :窗函数序列;要选择合适的形状和长度。
4.3.2FIR 滤波器设计思想 (1)将设计指标归一化处理
(2)根据归一化频率,选择函数 buttord 确定最小阶数 N 和频率参数 Wn (3) 确定窗口值。 Windows 指定窗函数类型, 默认为 Hamming 窗; 可选 Hanning 、 Hamming 、 Blackman 、 triangle 、 bartlett 等窗
(4) 确定传递函数的分母系数。 函数 fir1的调用格式为 B=fir1(n,Wn‘ ftype', Windows) ,同时选择在此函数中选择要设计的滤波器的类型。 (5)用 freqz 函数验证设计结果 4.3.3FIR 滤波器设计编程实现
(1) Fs=22050; Fp1=3400; Fs1=5000; Rp=3; Rs=20; N=75%设计指标 (2) wp1=2*Fp1/Fs; ws1=2*Fs1/Fs; %求归一化频率
(3) [n,Wn]=buttord(wp1,ws1,Rp,Rs); %确定 butterworth 的最小阶数 N 和频 率参数 Wn
(4) [B,A]=butter(N,Wn); %确定传递函数的分子、分母系数 (5) [h,f]=freqz(b,a,Nn,Fs_value); %生成频率响应参数 (6) plot(f,20*log(abs(h))); %画幅频响应图 (7) plot(f,angle(h)); %画相频响应图
5 基于 Matlab GUI的数字滤波器设计思路及实现
MATLAB 提供了编写图形用户界面的功能。所谓图形用户界面 , 简称为 GUI 。 GUI 设计面板是 GUI 设计工具应用的平面, 面板上部提供了菜单和常用工具按钮,
)
() () (1
ω
ωω
j d n j N N j e H e n h e H →=--=∑ωπ
ωωππ
d e e H n h n j i d d ) (21) (?-=)
() () (n h n w n h d =
左边提供了多种如命令按钮、单选按钮、可编辑文本框、静态文本框、弹出式菜 单等。 GUI 设计面板是 GUI 设计工具应用的平面,面板上部提供了菜单和常用工 具按钮,左边提供了多种如命令按钮、单选按钮、可编辑文本框、静态文本框、 弹出式菜单等。
5.1“滤波器设计软件”设计的 GUI 界面设计
图 5.1.1 MATLAB GUI设计界面
图 5.1.2滤波器 GUI 界面设计
5.2控件实现编程
(1) Digital Filter下拉菜单
function DigitalFilter_Callback(hObject,eventdata, handles)
%读取此时选择的滤波器选择, “ IIR 、FIR”
DigitalFilter_value=get(handles.DigitalFilter,'Value');
%当选择了 IIR 时,使窗口选项屏蔽
if(DigitalFilter_value==1)
set(handles.FilterDesign,'enable','on');
set(handles.Windows,'enable','off')
%当选择了 FIR 时,使 IIR 的滤波器(Butterworth 、 Chebyshev Ⅰ等)选项屏蔽
else
set(handles.FilterDesign,'enable','off');
set(handles.Windows,'enable','on')
end
(2) Filter Type下拉菜单
function FilterType_Callback(hObject, eventdata,handles)
%读取此时设计的滤波器的类型, “ Lowpass 、 Highpass 、 Bandpass 、Bandstop” FilterType_value=get(handles.FilterType,'Value');
%当选择 Lowpass 或者 Highpass ,屏蔽相应的临界频率的显示
if((FilterType_value==1)||(FilterType_value==2))
set(handles.Fp2,'visible','off'); set(handles.Fs2,'visible','off') set(handles.text17,'visible','off');set(handles.text19,'visible','off
');
set(handles.text6,'visible','off');set(handles.text10,'visible','off'
);
else
%当选择 Bandpass 或者 Bandstop ,使相应的临界频率的显示,使参数能够输入 if((FilterType_value==3)||(FilterType_value==4)) set(handles.Fp2,'visible','on');set(handles.Fs2,'visible','on'); set(handles.text17,'visible','on');set(handles.text19,'visible','on'; set(handles.text6,'visible','on');set(handles.text10,'visible','on'); end
end
(3) Min Order和 Custom Orde按钮
%选择使用最小阶数设置时,屏蔽自定义阶数的输
function MinOrder_Callback(hObject,eventdata,handles)
MinOrder_value=get(handles.MinOrder,'Value');
if(MinOrder_value==1)
set(handles.Order,'visible','off');
else
set(handles.Order,'visible','on');
end
%选择自定义阶数时,显示阶数输入框
function CustomOrderButton_Callback(hObject,eventdata,handles) CustomOrderButton_value=get(handles.CustomOrderButton,'Value'); if(CustomOrderButton_value==0)
set(handles.Order,'visible','off');
else
set(handles.Order,'visible','on');
end
(4) Fp1、 Fp2、 Fst1、 Fst2文本编辑框
参数输入时, 在输入抽样频率 Fs 的前提下, 判断滤波器通带临界频率 (Fp1、 Fp2) 、 滤波器阻带临界频率(Fst1、 Fst2)的归一化频率 wp1、 wp2、 ws1、 ws1是否在 [0,1]之间,如不正确显示错误对话框
function Fp1_Callback(hObject,eventdata,handles)
%检查输入的通带临界频率 Fp1的归一化频率是否在 [0,1]之间
Fs_value=str2double(get(handles.Fs,'String'));
Fp1_value=str2double(get(handles.Fp1,'String'));
wp1=2*Fp1_value/Fs_value;
%如果不在 [0,1]之间,显示输入错误对话框
if(wp1>=1)
errordlg(‘wp1=2*Fp1/Fs,归一化频率不在 [0, 1]之间,请输入正确的参 数’,‘错误信息’ )
end
(Fp2、 Fst1、 Fst2同理编程)
(5) Run 按钮
根据输入的参数显示设计的滤波器的幅频特性和相频特性图,其程序如下: function Run_Callback(hObject,eventdata,handles)
%点击 Run 立即运行 AutoChoose,m 文件,实现滤波器设计程序 AutoChoose(handles)
(6) Quit 按钮
退出滤波器设计窗口,其程序如下:
function Quit_Callback(hObject,eventdata,handles)
%点击 Quti 按钮退出
Close
5.3运行和结果显示
在图形界面下 , 按“运行” , 在 Fiter Design界面,选择要设计的滤波器选 项,编辑框中输人要求设计的数字滤波器的性能指标 , 选择“Run”命令按钮 , 出 现如图 5.3.1所示的模拟低通原型滤波器幅频响应和相频响应曲线 , 最小阶数。 例如选择设计 IIR 的 Butterworth 低通滤波器,其 Fs=1000Hz, Fp1=100Hz, Fs1=300Hz,Rp=3dB,Rs=20dB,n=4。
图 5.3.1滤波器运行结果显示
6 总结
谢 辞
参考文献
[1] 王卫东 . 模拟电子技术基础(第二版) . 电子工业出版社 .2010.5 [2] 程佩青 . 数字信号处理教程 . 北京 :清华大学出版社 .2000
[3] 陈垚光 . 精通 MATLAB GUI设计 [M].电子工业出版社 .2011.
[4] 罗华飞 .MATLAB GUI设计学习手记 . 北京航空航天大学出版社 .2011.
附 录
附录 1:频率函数图
图 1频率函数图
clear
x=20.2:0.4:36;
y=[0.356 0.392 0.432 0.474 0.524 0.560 0.614 0.666 0.716 0.762 0.812 0.852 0.89 0.92 0.944 0.958 0.99 1.002 1.004 1.02 1.01 1.006 0.998 0.99 0.968 0.946 0.924 0.916 0.868 0.836 0.798 0.752 0.726 0.686 0.648 0.616 0.598 0.566 0.542 0.526]; subplot(2,1,1);stem(x,y,'k');
title ('带通滤波器幅频特性图 ') ;
xlabel('频率 X/kHz'); %加 X 轴说明
ylabel('幅度值 Y/V'); %加 Y 轴说明 text(23.5,0.716,'0.707Vpp'); %在指定位置添加图形说明 text(33.5,0.686,'0.707Vpp'); %在指定位置添加图形说明 subplot(2,1,2);fill(x,y,'r');
title('fill(x,y,''y'')');
范文三:LC滤波器设计与制作
现代电子学实验报告 设计课题:LC 滤波器设计
专业班级:
学生姓名:
指导教师:
设计时间:
LC 滤波器的设计
一、实验目的
设计和制作 LC 滤波器
二、实验设备
TDS2000B 数字存储示波器
SP3060型数字合成扫频仪
MT 4080 handheld METER
三、实验内容
(一) ADS 仿真
1、定 k 型 LPF (例 2.6)
设计截止频率为 50MHz, 且特征阻抗为 50Ω的 5阶 π形定 k 型 LPF 。 步骤:
1)归一化 LPF 的设计数据对截止频率进行变换,待设计滤波器的截止频 率与基准滤波器的截止频率的比值 M 为:
M=待设计滤波器截止频率 /基准滤波器的截止频率 =50MHz/(1/2π) Hz ≈ 3.1415927×10^6
2)用这个 M 值去除基准滤波器的所有电感和电容的值,得到的特征阻抗 仍为归一化特征阻抗 1Ω,而截止频率从归一化截止频率 1/(2π)Hz 变成了 50Hz 的滤波器的各元件参数。
3)接着把特征阻抗从 1Ω换成 50Ω。为此要求出待设计滤波器特征阻抗 与基准滤波器特征阻抗的比值 K 。
K=待设计滤波器特征阻抗 /基准滤波器特征阻抗 =50Ω/1Ω
4)将中间结果滤波器的所有电感值各乘以 K ,将中间结果滤波器的所有 电容值各除以 K ,即得实验设计结果。
电路图:
衰减和延时:
3、巴特沃斯型 LPF (例 3.7)
试设计并制作截止频率为 1.3GHz 且特征阻抗为 50Ω的 5阶 T 形巴特沃斯型 LPF 。 步骤:
以这个归一化 LPF 为基准滤波器, 将截止频率从 1/(2π) 变换成 190MHz , 将特征阻抗从 1Ω换成 50Ω即可得到所要设计的滤波器。
M=待设计滤波器的截止频率 /基准滤波器的截止频率 =1.3GHz/1/(2π) ≈ 8.168×10^9
K=待设计滤波器的特征阻抗 /基准滤波器的特征阻抗 =50Ω/1Ω=50
电路图:
衰减特性和反射损耗:
截至频率附近的衰减特性:
4、切比雪夫型 LPF (例 4.5)
试设计并制作截止频率为 190MHz 且特征阻抗为 50Ω的 5阶 π形切比雪夫型 LPF 。步骤:
1)为进行截止频率变换求出比值 M ≈ 1.934×10^9。
2)将归一化的 LPF 的所有元件值除以 M ,得到了实现截止频率变换的滤波器 构成元件值。
3)为了把左侧端口的归一化特征阻抗 1Ω变换成 50Ω而求比值 K 。
4)将所得到的滤波器元件值,将所有电感值乘以 K ,将所有电容值除以 K 。 电路图:
衰减和延迟:
反射损耗:
5、贝塞尔型 LPF (例 5.3)
试设计特征阻抗为 50Ω且截止频率为 300kHz 的 2阶贝塞尔型 LPF 。
步骤:
1)为进行截止频率变换求出比值 M 。
2)将归一化的 LPF 的所有元件值除以 M ,得到了实现截止频率变换的滤波 器构成元件值。
3)为了把两侧端口的归一化特征阻抗 1Ω变换成 50Ω而求比值 K 。
4)将所得到的滤波器元件值,将所有电感值乘以 K ,将所有电容值除以 K 。 电路图:
衰减和延迟:
反射损耗:
6、高斯型 LPF (例 6.4)
试设计截止频率为 20MHz 且特征阻抗为 50Ω的 7阶 π形高斯型 LPF 。
步骤:
1)为进行截止频率变换求出比值 M 。
2)将归一化的 LPF 的所有元件值除以 M ,得到了实现截止频率变换的滤波 器构成元件值。
3)为了把两侧端口的归一化特征阻抗 1Ω变换成 50Ω而求比值 K 。
4)将所得到的滤波器元件值,将所有电感值乘以 K ,将所有电容值除以 K 。
电路图:
衰减和延迟:
7、高通滤波器(例 7.6)
试依据巴特沃斯型 5阶归一化 LPF 的数据,设计并制作截止频率为 190MHz 且 特征阻抗为 50Ω的 5阶 T 形巴特沃斯型 HPF
步骤:
1)为进行截止频率变换求出比值 M 。
2)将归一化的 LPF 的所有元件值除以 M ,得到了实现截止频率变换的滤波 器构成元件值。
3)为了把两侧端口的归一化特征阻抗 1Ω变换成 50Ω而求比值 K 。
4)将所得到的滤波器元件值,将所有电感值乘以 K ,将所有电容值除以 K 。
电路图:
仿真图:
衰减特性和延时特性
8、带通滤波器(例 8.4)
试设计带宽为 190MHz , 线性坐标中心频率为 500MHz , 特征阻抗为 50Ω的 5阶 巴特沃思型 BPF 。 步骤:
1)依据归一化的 LPF 设计出一个带通宽度等于待设计 BPF 带宽、 特征阻抗等于 待设计 BPF 特征阻抗的 LPF 。
2)要从带宽等于待设计 BPF 带宽、特征阻抗等于待设计 BPF 特征阻抗的 LPF 变换成 BPF ,我们需要一种从 LPF 到 BPF 的电路元件对应关系。
电路图:
衰减特性哈延时特性:
中心频率附近的衰减特性:
9、巴特沃斯型 BRF (例 9.2)
试设计带宽为 190MHz , 线性坐标中心频率为 500MHz , 特征阻抗为 50Ω的 5阶 巴特沃思型 BRF 。
衰减特性和反射特性:
制作 PCB 板:
要求:设计一个截止频率为 25MHz ,特征阻抗为 50Ω的低通滤波器。
利用 Altium Designer 画原理图及制作
先新建工程:
File-New-Project-PCB Project
ADD NEW TO PROJECT -sheet1 schdoc
ADD NEW TO PROJECT -PCB1 pcbdoc
ADD NEW TO PROJECT -PCB1 pcbdoc
绘制原理图如下,和特殊器件,摆放好器件,布线,覆铜。这样我们的 pcb 板的设计就完成 了,如下图。
PCB 原理图:
PCB DOC:
接着我们跟随老师去吧设计好的图纸打印出来,
打印好的电路板设计图:
机器正在烘烤电路板,使纸上的电路印刷到覆铜板上:
覆铜板上印刷上石墨后的效果图:
浸泡在腐蚀液中的快要腐蚀好的电路板:
用大铡刀切好的电路板雏形:
插好器件:
用示波器进行调试,示波器上显示的滤波效果:
检验:
用 ADS 进行仿真:
实验结论:
我设计和制作的滤波器符合设计要求, 能够滤出特征阻抗为 50Ω, 截止频率为 25MHz 的低 通滤波器。
实验过程中遇到的问题及怎样解决:
问题:由于打孔的机器, 针头比较粗,使腐蚀好的电路板焊盘被打掉了,无法很好的焊上器 件。
解决方法:我将无法焊好的器件用导线焊在一起,成功解决了这个问题。
问题:由于自己手工绕制的电感不稳定,滤波效果很不稳定。
解决方法:绕好与要求的值差不太多的电感, 先焊接在电路板上, 焊好后, 调整电感线圈的 松紧度来调整成为要求的电感值。
范文四:程控滤波器设计与制作
清华大学 实验课程设计报告
课 程 : 《电子技术综合实验》 题 目 :
专业班级 :电子信息工程 2012级
学 号 :
学生姓名 :
指导教师 :
完成日期 : 2015 年 6 月
目 录
摘 要 ..................................................................................................................................... 1 1 绪论 ................................................................................................................................... 2
1.1 研究目的和意义 .................................................................................................. 2
2滤波器的原理和结构 ........................................................................................................ 2 2.1 有源RC通用滤波器的结构 ................................................................................ 2 2.1.1有源RC低通滤波器的设计(LP ) ........................................................ 2 2.1.2有源RC高通滤波器的设计(HP ) ........................................................ 3 2.1.3有源RC带通滤波器的设计(BP ) ........................................................ 3
2.1.4有源RC带阻滤波器的设计(BE ) ........................................................ 3
3控制电路的设计 ................................................................................................................ 4 3.1 有源 RC 低通、高通、带通和带阻滤波器预置和切换 . .................................... 4
3.2有源 RC 滤波器通带截止频率的控制 . ................................................................. 5
4系统硬件电路设计 ............................................................................................................ 6 4.1总体设计思路 ........................................................................................................ 6 4.2 有源 RC 通用滤波器阶数的确定 :. ...................................................................... 7 4.3电阻和电容的确定:............................................................................................ 7
4.4有源 RC 滤波器反馈电阻 R F1 、 R
F2
、 R
F3
的确定 .................................................... 7
4.5电容、电阻的精度 ................................................................................................ 8
5 系统软件设计 ................................................................................................................... 8
5.1 单片机内存单元分配:........................................................................................ 8
6 实验结果及分析 ............................................................................................................. 10 6.1测试图 .................................................................................................................. 10 6.2测试表格 .............................................................................................................. 10 6.3 误差分析 : ............................................................................................................. 11结束语 ................................................................................................................................. 13
程控滤波器设计与制作
专业:电子信息工程 班级:201202班 作者:*** 指导老师:*** 摘 要
什么是滤波器呢?从广义上来说, 凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤 波器, 在近代电信设备和各类控制系统中, 滤波器应用极为广泛, 从某种意义上来说 滤波器的发展进程就代表了电子业的发展进程, 在所有的电子部件中, 使用最多, 技 术最为复杂的要算滤波器。 滤波器的优劣直接决定产品的优势, 所以, 对滤波器的研 究和生产历来为各国所重视。 我国电子的行业还处于发展阶段, 相对于发达国家我们 还有不小的差距, 所以我们必须投入更大的女里改变这一现状, 从而做到不求人, 只 求己。
本设计由高通部分(HP )和低通部分组成(LP ),由高通和低通分别组成带通 (BP )和带阻(BE )。并用单片机控制电子开关 CD4066,可实现预置和显示低通、 高通、 带通和带阻滤波器预置和切换。 低通部分选用巴特沃斯有源低通滤波器, 高通 部分则将电容电阻互换即可实现。 通带截止频率的控制采用固定电容, 切换点组的方 式。
关键词 :高通;低通;带通;带阻;
1 绪论
1.1 研究目的和意义
滤波器, 顾名思义, 是对波进行过滤的器件。 “波” 是一个非常广泛的物理概念, 在电子技术领域, “ 波 ” 被狭义地局限于特指描述各种物理量的取值随时间起伏变化的 过程。 该过程通过各类传感器的作用, 被转换为电压或电流的时间函数, 称之为各种 物理量的时间波形,或者称之为信号。因为自变量时间 ? 是连续取值的,所以称之为 连续时间信号, 又习惯地称之为模拟信号 (Analog Signal)。 随着数字式电子计算机 (一 般简称计算机 ) 技术的产生和飞速发展,为了便于计算机对信号进行处理,产生了在 抽样定理指导下将连续时间信号变换成离散时间信号的完整的理论和方法。也就是 说, 可以只用原模拟信号在一系列离散时间坐标点上的样本值表达原始信号而不丢失 任何信息,波、波形、信号这些概念既然表达的是客观世界中各种物理量的变化,自 然就是现代社会赖以生存的各种信息的载体。 信息需要传播, 靠的就是波形信号的传 递。 信号在它的产生、 转换、 传输的每一个环节都可能由于环境和干扰的存在而畸变, 甚至是在相当多的情况下, 这种畸变还很严重, 以致于信号及其所携带的信息被深深 地埋在噪声当中了。
2滤波器的原理和结构
2.1 有源RC通用滤波器的结构
2.1.1有源RC低通滤波器的设计(LP )
下图为有源二阶低通滤波器的电路图和幅频特性曲线图。其幅频特性顶部平坦, 但其过渡带的陡度只有-40分贝 /十倍频程,滤波效果不理想。若将三个二阶滤波器 串联, 就可构成一个 6阶有源低通滤波器, 其幅频特性顶部与二阶有源低通滤波器一 样,但其过渡带的陡度有-120分贝 /十倍频程,滤波效果非常好,接近理想特性。 电路如图(1)所示。
2.1.2有源RC高通滤波器的设计(HP )
将有源RC低通滤波器中的电阻和电容对换, 即可实现有源RC高通滤波器。 电 路参见附一:电路原理图。
2.1.3有源RC带通滤波器的设计(BP )
将有源RC高通滤波器和有源RC低通滤波器进行串联来实现有源 RC 带通滤波 器。电路参见附一:电路原理图。
2.1.4有源RC带阻滤波器的设计(BE )
将有源RC高通滤波器和有源RC低通滤波器进行串联来实现有源 RC 带阻滤 器。电路参见附一:电路原理图。
有源RC带通滤波器和有源RC带阻滤波器是由有源RC低通滤波器、 有源RC高通 滤波器的串联、 并联构成的, 因此系统设计的关键是有源RC高通滤波器和有源RC 低通滤波器。 其性能的好坏影响到有源RC带通滤波器、 有源RC带阻滤波器的性能。 6阶巴特沃斯低通滤波器电路如图 (2)所示。
图(2)
通过 EWB 软件仿真,得到有源 RC 低通契比雪夫 (1)、有源 RC 低通巴特沃斯 (2)、 有源 RC 低通贝塞耳 (3)滤波器幅频特性曲线如图(3)所示。
6阶巴特沃斯低通滤波器 EWB 电路仿真结果参见附三:电路仿真结果
通过对图 (3) 中的三种幅频特性曲线的比较和分析, 巴特沃斯有源 RC 低通滤波 器的顶部平坦, 通带特性好, 该滤波器在过渡带衰减的陡度大, 可获得陡峭的频率特 性。因此,选用巴特沃斯有源 RC 低通滤波器能达到较好的滤波效果。
图(3)
3控制电路的设计
3.1 有源 RC 低通、高通、带通和带阻滤波器预置和切换
用单片机控制电子开关 CD4066,可实现预置和显示低通、高通、带通和带阻滤 波器预置和切换。
该方案由低通和高通两个模块组成,方框图如图 (4)所示
k2、 k3、 k4断开, k1闭合时,预置为有源 RC 低通滤波器;
k1、 k2断开, k3、 k4闭合时 , 预置为有源 RC 高通滤波器;
k1、 k3断开, k2、 k4闭合时 , 预置为有源 RC 带通滤波器;
k2断开, k1、 k3、 k4闭合时 , 预置为有源 RC 带阻滤波器;
图 (4)
3.2有源 RC 滤波器通带截止频率的控制
要实现滤波器的截止频率在 1kHz — 20kHz 范围内按 1kHz 步进,有两种方法: 1、 固定电阻,切换电容
由于电容的系列值较电阻少, 且电容的选取难, 如果近似选取, 产生的误差较大, 很难达到题目的要求。
2、 固定电容,切换电阻
由于电阻系列值较多,容易选取,且价格低,元器件参数的选择和控制方便。
3、综合考虑比较以上两种方法,我们选用第二种。
4、电阻阻值的改变是通过接通或断开电子开关来选取不同的电阻或两个以上电阻并 联来实现的。电路图如图 (4)所示。图中 Kia 、 Kib 、 Kic 、 Kid 、 Kie 为电子开关。 如果采用 20个电阻并联独立切换,虽然满足要求,但这种方法需要的电阻及开 关多。如果电阻选取适当,通过设定 Kia 、 Kib 、 Kic 、 Kid 、 Kie 电子开关的不同接通 状态 , 也可以实现通带截止频率可在 1kHz — 20kHz 范围内步进可调。:
图 (4)
经理论计算, 各开关状态及通带截止频率的关系如下表所示:(表中各开关状态 为“ 1”,表示开关接通,为“ 0”表示开关断开)
4系统硬件电路设计
4.1总体设计思路
有源 RC 通用滤波器设计方框图如图 (5)所示:
图 (5)
4.2 有源 RC 通用滤波器阶数的确定 :
对于巴特沃斯滤波器其幅频特性一般表达式为 :
(o f 为通
带截止频率, f 为输入信号的频率, n 为阶数 ).
根据题目的要求 f/fo=2 (高通 f/fo=1/2) 从通带截止频率处到 2倍通带截止频 率处衰减 32db 以上,则有:
dB dB A A n up 322120lg 32lg 202-≤???
?
??+-≤???
? ??,即 得到:n>=5.3(n 取整数 )
经上述计算至少需要 6阶巴特沃斯滤波器才符合要求。
4.3电阻和电容的确定:
设通带截止频率为 f0=1kHz 。
根据 fo=1/(2лRC ) = 1000(kHz),考虑电阻、电容的系列值,首先选取 RC滤 波网络中的电容为 C=2200PF。
当通带截止频率 f0=1KHz 时,电阻 R 为 72k Ω;
当通带截止频率 f0=2KHz 时,电阻 R 为 36K Ω; 当通带截止频率 f0=4KHz 时,电阻 R 为 18k Ω; 当通带截止频率 f0=8KHz 时,电阻 R 为 9k Ω; 当通带截止频率 f0=10KHz 时,电阻 R 为 7.2k Ω;
4.4有源 RC 滤波器反馈电阻 R F1、 R F2、 R F3的确定
为了使巴特沃斯滤波器幅频特性在在其顶部平坦, 同时满足过渡带的频率特性要 求,对各级的 Q 值设定有严格的规定:[7]
Q1=0.517, Q2=0.707, Q3=1.931
R Q R R R Q A n F F n n ????
?
?-=+=-
=12 , 113故 若取 R=10K,
n
o up f f A A 21???
? ??+=
得到 R F1 =680, R
F2
=5.86K, R
F3
=14.82K,
则三级有源 RC 二阶滤波器的放大倍数为
Au=A1A2A3=(3-1/Q1) (3-1/Q2) (3-1/Q3)=4.19
为了满足电压放大倍数 A=2倍的要求, 必需在输入端增加一级放大器, 放大器放 大倍数应为 2/4.1的衰减电路。
4.5电容、电阻的精度
为了达到精确和稳定的要求, 必须保证电容、 电阻的精度, 电阻通常应选取精度 优于 1%,电容应采用高稳定度的聚苯乙烯电容。
5 系统软件设计
5.1 单片机内存单元分配:
单片机控制程序流程图
6 实验结果及分析
6.1测试图
6.2测试表格
6.3 误差分析 :
通过对上表数据的分析,实际的截止频率与理论上的截止频率存在着误差。经分 析,误差主要来源于 4066电子开关的导通电阻、电容的误差和外来信号的干扰,为 了减小误差,改善滤波器的性能,可采取如下措施:
(1) 输入信号加屏蔽;
(2) 单片机电源与通用滤波器电源分开;
(3) 将滤波器进行电磁屏蔽。
(4) 集成运放及电子开关的电源线加退耦电容,减少电源中的交流成分对滤波 器的干扰。
附一:电路原理图
结束语
通过本课程的设计,我们不仅能加深理解和巩固了理论课上所学的有关滤波器 电路的基本概念, 基本理论和基本方法; 而且还锻炼了我们分析问题和解决问题的能 力; 同时在查阅大量资料的过程中也拓宽了我的知识面, 开阔了对程控滤波器电路的 认识和理解。 在设计仿真过程中, 增强了我的动手能力, 对软件的使用也更加的熟练, 对它的深入学习,对我以后的学习和工作定会带来很大的帮助。
范文五:LC滤波器设计与制作[教材]
蹦代蹦子蹦蹦蹦告学
蹦蹦蹦蹦, 蹦波器蹦蹦 LC
蹦蹦班蹦,
学生姓名, 指蹦蹦,教 蹦蹦蹦蹦,
蹦波器的蹦蹦LC
1、蹦蹦目的
蹦蹦和制作LC蹦波器
二、蹦蹦蹦蹦
TDS2000B字存数蹦示波器
SP3060型字数合成蹦蹦蹦
MT 4080 handheld METER三、蹦蹦内容
;一,ADS仿真
1、定k型LPF;例2.6,
蹦蹦截止蹦率蹦50MHz,且特征阻抗蹦50Ω的5蹦π形定k型LPF。
步蹦,
1,蹦一化LPF的蹦蹦据蹦数与截止蹦率蹦行蹦蹦~待蹦蹦蹦波器的截止蹦率基准蹦波
器的截止蹦率的比蹦M蹦,
M=待蹦蹦蹦波器截止蹦率/基准蹦波器的截止蹦率=50MHz/;1/2π,Hz
?3.1415927×10^6
2,用蹦个M蹦去除基准蹦波器的所有蹦感和蹦容的蹦~得到的特征阻抗仍蹦蹦一
化特征阻抗1Ω~而截止蹦率从蹦一化截止蹦率1/(2π)Hz蹦成了50Hz的
蹦波器的各元件参数。
3,接着把特征阻抗从1Ω蹦成50Ω。蹦此要求出待蹦蹦蹦波器特征阻抗基准与
蹦波器特征阻抗的比蹦K。
K=待蹦蹦蹦波器特征阻抗/基准蹦波器特征阻抗=50Ω/1Ω
4,将中蹦蹦果蹦波器的所有蹦感蹦各乘以K~将中蹦蹦果蹦波器的所有蹦容蹦各除
以K~即得蹦蹦蹦蹦蹦果。
蹦路蹦,
衰减和延蹦,
、巴特沃斯型;例,3LPF3.7
蹦蹦蹦并制作截止蹦率蹦且特征阻抗蹦的蹦形巴特沃斯型。1.3GHz50Ω5TLPF
步蹦,
以蹦蹦个一化蹦基准蹦波器~截止将从蹦率;,蹦蹦成~特将LPF1/2π190MHz
征阻抗从蹦成即可得到所要蹦蹦的蹦波器。1Ω50Ω
待蹦蹦蹦波器的截止蹦率基准蹦波器的截止蹦率;,M=/=1.3GHz/1/2π
?8.168×10^9
待蹦蹦蹦波器的特征阻抗基准蹦波器的特征阻抗K=/=50Ω/1Ω=50蹦路蹦,
衰减特性和反射蹦耗,
截至蹦率附近的衰减特性,
、切比雪夫型;例,4LPF4.5
蹦蹦蹦并制作截止蹦率蹦且特征阻抗蹦的蹦形切比雪夫型。步蹦,190MHz50Ω5πLPF,1蹦蹦行截止蹦率蹦蹦求出比蹦。M?1.934×10^9,2将蹦一化的的所有元件蹦除以~得到了蹦蹦截止蹦率蹦蹦的蹦波器成构元件LPFM
蹦。
,3蹦了把左蹦端口的蹦一化特征阻抗蹦蹦成而求比蹦。1Ω50ΩK,4将将所得到的蹦波器元件蹦~所有蹦感蹦乘以~所有将蹦容蹦除以。KK蹦路蹦,
衰减和延蹦,
反射蹦耗,
、蹦塞蹦型;例,5LPF5.3
蹦蹦蹦特征阻抗蹦且截止蹦率蹦的蹦蹦塞蹦型。50Ω300kHz2LPF步蹦,
,1蹦蹦行截止蹦率蹦蹦求出比蹦。M
,2将蹦一化的的所有元件蹦除以~得到了蹦蹦截止蹦率蹦蹦的蹦波器成构元LPFM
件蹦。
,3蹦了把两蹦端口的蹦一化特征阻抗蹦蹦成而求比蹦。1Ω50ΩK,4将将所得到的蹦波器元件蹦~所有蹦感蹦乘以~所有将蹦容蹦除以。KK
蹦路蹦,
衰减和延蹦,
反射蹦耗,
、高斯型;例,6LPF6.4
蹦蹦蹦截止蹦率蹦且特征阻抗蹦的蹦形高斯型。20MHz50Ω7πLPF步蹦,
,1蹦蹦行截止蹦率蹦蹦求出比蹦。M
,2将蹦一化的的所有元件蹦除以~得到了蹦蹦截止蹦率蹦蹦的蹦波器成构元LPFM
件蹦。
,3蹦了把两蹦端口的蹦一化特征阻抗蹦蹦成而求比蹦。1Ω50ΩK
,4将将所得到的蹦波器元件蹦~所有蹦感蹦乘以~所有将蹦容蹦除以。KK
蹦路蹦,
衰减和延蹦,
、高通蹦波器;例,77.6
蹦依据巴特沃斯型蹦蹦一化的据数并~蹦蹦制作截止蹦率蹦且特征阻抗5LPF190MHz
蹦的蹦形巴特沃斯型50Ω5THPF
步蹦,
,1蹦蹦行截止蹦率蹦蹦求出比蹦。M
,2将蹦一化的的所有元件蹦除以~得到了蹦蹦截止蹦率蹦蹦的蹦波器成构元LPFM
件蹦。
,3蹦了把两蹦端口的蹦一化特征阻抗蹦蹦成而求比蹦。1Ω50ΩK
,4将将所得到的蹦波器元件蹦~所有蹦感蹦乘以~所有将蹦容蹦除以。KK蹦路蹦,
仿真蹦,
衰减特性和延蹦特性
、8蹦通蹦波器;例,8.4
蹦蹦蹦蹦蹦蹦~蹦性坐蹦中心蹦率蹦~特征阻抗蹦的蹦巴特沃思型190MHz500MHz50Ω5
。BPF
步蹦,
,1依据蹦一化的蹦蹦出一个蹦通蹦度等于待蹦蹦蹦蹦、特征阻抗等于待蹦蹦LPFBPFBPF特征阻抗的。LPF
,2要蹦蹦从等于待蹦蹦蹦蹦、特征阻抗等于待蹦蹦特征阻抗的蹦蹦成~BPFBPFLPFBPF
我蹦需要一蹦从到的蹦路元件蹦蹦蹦系。LPFBPF
蹦路蹦,
衰减特性哈延蹦特性,
中心蹦率附近的衰减特性,
、9巴特沃斯型;例,BRF9.2
蹦蹦蹦蹦蹦蹦~蹦性坐蹦中心蹦率蹦~特征阻抗蹦的蹦巴特沃思型190MHz500MHz50Ω5
。BRF
衰减特性和反射特性,
制作板,PCB
要求,蹦蹦一截止个蹦率蹦~特征阻抗蹦的低通蹦波器。25MHz50Ω利用画原理蹦及制作Altium Designer 先新建工程,
File-New-Project-PCB ProjectADD NEW TO PROJECT -sheet1 schdocADD NEW TO PROJECT -PCB1 pcbdocADD NEW TO PROJECT -PCB1 pcbdoc蹦制原理蹦如下~和特殊器件~蹦放好器件~布蹦~覆蹦。蹦蹦我蹦的板的蹦蹦就完成了~如下蹦。pcb
原理蹦,PCB
,PCB DOC
接着我蹦跟随吧来老蹦去蹦蹦好的蹦蹦打印出~
打印好的蹦路板蹦蹦蹦,
机器正在烘烤蹦路板~使蹦上的蹦路印刷到覆蹦板上,覆蹦板上印刷上石墨后的效果蹦,
浸泡在腐蹦液中的快要腐蹦好的蹦路板,
用大蹦刀切好的蹦路板蹦形,
插好器件,
用示波器蹦行蹦蹦~示波器上蹦示的蹦波效果,蹦蹦,
用蹦行仿真,ADS
蹦蹦蹦蹦,
我蹦蹦和制作的蹦波器符合蹦蹦要求~能蹦蹦出特征阻抗蹦~截止蹦率蹦的低通蹦波器。50Ω25MHz
蹦蹦蹦程中遇到的蹦蹦及怎决蹦解,
蹦蹦,由于打孔的机器~蹦蹦比蹦粗~使腐蹦好的蹦路板蹦蹦被打掉了~无法很好的蹦上器件。解决将决个方法,我无法蹦好的器件用蹦蹦蹦在一起~成功解了蹦蹦蹦。
蹦蹦,由于自己手工蹦制的蹦感不蹦定~蹦波效果不很蹦定。
解决与来方法,蹦好要求的蹦差不太多的蹦感~先蹦接在蹦路板上~蹦好后~蹦整蹦感蹦圈的松蹦度蹦整成蹦要求的蹦感蹦。
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