范文一:四阶有源高通滤波器课程设计
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※※ 2010级电子信息工程 ※※
※※ 模拟电子技术课程设计
※※※※※※※※※
模拟电子技术课程设计报告书
四阶有源高通滤波器 课题名称
邓平 姓 名
1012201-29 学 号
通信与电子工程学院 学 院
电子信息工程专业 专 业
胡赛纯 指导教师
2011年 12 月12日
一、设计任务及要求:
设计任务:
设计一个截止频率为50Hz的四阶有源高通滤波器电路。
要 求:
1、设计的四阶低通滤波器由两个二阶高通滤波器串联得到;
2、采用巴特沃斯逼近设计方案;
3、设计的四阶有源高通滤波器上限截止频率f=50Hz;
4、采用Multisim11.O进行仿真,验证和完善设计方案。
指导教师签名:
2011 年12月 日 二、指导教师评语:
指导教师签名:
2011年 12 月 日
三、成绩
验收盖章
2011年12月 日
四阶有源高通滤波器电路的设计
1设计目的
(1)初步掌握一般电子电路设计的方法,得到一些工程设计的初步训练,并为以后的专业课学习奠定良好的基础。
(2)利用教材中有源滤波器的理论知识,并查阅必要的资料设计一个四阶有源高通滤波器。
(3)通过对电子技术的综合运用,使学到的理论知识相互融会贯通,在认识上产生一个飞跃。
2 设计思路
(1)设计二阶高通滤波器的电路图,计算出电路元件的参数。
(2)在二阶高通滤波器电路的基础上,将两个二阶高通滤波器电路串联,得到一个四阶有源高通滤波器电路。
(3)将设计好的电路图放到Multisim仿真软件中进行仿真
(4)观察滤波器的幅频特性和测量技术指标参数
3 设计方案
3.1 二阶高通滤波器电路
图1是一个无源二阶高通滤波器电路,为了提高它的滤波性能和带负载的能力,将该无源网络接入由运放组成的放大电路,组成二阶有源RC高通滤波器。 高通滤波电路的传递函数为:
2Us()s0HsA(),,0 22UssswQw()/,,i00
图1 是一个二阶高通滤波器
其传输函数为:
2()sCR
AsA(),,vvp 21(3)(),,,AsCRsCRvp
通带放大倍数:
Rf1 A,,1up
截止频率: R
1
f, p,RC2品质因数:
1
Q, 3,Aup3.2 四阶高通滤波器电路
四阶高通滤波器的特点是,只允许高于截止频率的信号通过,通过两个二阶
高通滤波器电路的串联可得一个四阶高通滤波器电路。下图是四阶高通滤波器的
理想物理模型:
图2 四阶高通滤波电路
3.3 设计分析
3.3.1 四阶有源高通滤波器相关参数
(1)通带增益
AAA,, vpvpvp12
R51A,,vp1 R1
R71A,,vp2
R3
2)传递函数 (
2()sCR
AsA(),,vvp 21(3)(),,,AsCRsCRvp
(3)频率响应
11
fQ,,,0令,则可得出频响表达式 ,CRA,23vp
Avp
A,v12ff00 1()(),,j
fQf
3.3.2 参数计算
截止频率f=50Hz的高通滤波器
电容器C的容量应在微法数量级上,电阻的阻值应在几百千欧以内。
现选择电容大小C1=C2=C3=C4=0.1uF,则根据公式可得:
RfC,,,,,,,,1/(2)1/(23.14500.0000001)31.8,千欧 。
所以选择: R=R=31.8千欧,C1=C2=C3=C4=0.1uF,Rf =33千欧,R1=31.8千欧,则:A0=1+Rf /R1=2.03(符合Aup<3,能稳定工作)。 3.3.3="" 器件选择="">3,能稳定工作)。>
器件:
1、导线 若干
2、函数发生器 一台
3、示波器 一台
4、电阻 若干
5、电容 四个
6、直流稳压电源 一个 4 Multisim仿真图及仿真结果
4.1 仿真电路
由上述各电路设计方案的论证以及电路中各元件正确的选择构成了下面整体的四阶有源高通滤波电路仿真电路图如下:
图3 四阶有源高通滤波器电路图
4.2 仿真结果
如图4滤波器的波特图,从图中我们可以看到输入信号频率小于51.36Hz的很少通过电路,小很多的完全被截止,只有大于51.36Hz的信号可以完全通过。
图4 仿真幅值,截止频率
如图5所示:输入、输出的波形图(红色为输入,绿色为输出);输入信号的频率为20Hz,从图中对比输入和输出的波形图可以看出低频率信号被截止。
图5输入信号的频率f=20Hz的输入,输出波形图
如图6所示:输入、输出的波形图(红色为输入,绿色为输出);输入信号的频率为60Hz,从图中对比输入和输出的波形图可以看出高频信号可通过。
图6 输入信号的频率f=60Hz的输入,输出波形图
5 主要应用软件
Mulitisim仿真软件
函数编辑器
6 设计体会与建议
6.1 设计体会
本次课程设计让我们了解了滤波器的工作原理以及分类,也让我们熟悉了函数发生器与示波器的操作,熟悉并学会选用电子元器件,对理论知识有了更深刻的理解。通过这次课程设计,我想说:为完成这次课程我们确实很辛苦,但苦中更有乐,对我而言,知识上的收获更重要,精神上的丰收更加可喜。 6.2 建议
此次课程设计是我们的第一次课程设计,在设计过程中我们遇到一些不懂的专业知识,都是在网上查阅了解,所以在以后的实践设计中希望老师能够多加指导,这样可以帮我们节省更多时间,提高做设计的效率,但也因为这样才使得我们有更多的机会去独立思考和实践。希望学校以后能够给我们更多这样的实践机会,这样才能真正的加强我们的专业技能,为以后的工作奠定好基础,同样的这样的实践也改变了我们对专业知识的思考思维,从本质上加强了我们对专业的兴趣。在以后的课程设计中希望学校尽量出没有前例的课题,这样才会真正的考验同学们的能力,让他们从全新的设计中学习更多的知识。
7 参考文献
《电子技术基础》(第五版) 主编:康华光
《模拟电子技术基础》(第三版) 主编:童诗白 华成英
范文二:四阶有源高通滤波器课程设计
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2010级电子信息工程
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※ 模拟电子技术课程设计
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模拟电子技术课程设计报告书
课题名称 姓 名 学 号 学 院 专 业 指导教师
四阶有源高通滤波器
邓平 1012201-29 通信与电子工程学院 电子信息工程专业
胡赛纯
2011年 12 月12日
四阶有源高通滤波器电路的设计
1设计目的
(1)初步掌握一般电子电路设计的方法,得到一些工程设计的初步训练,
并为以后的专业课学习奠定良好的基础。
(2)利用教材中有源滤波器的理论知识,并查阅必要的资料设计一个四阶有源高通滤波器。
(3)通过对电子技术的综合运用,使学到的理论知识相互融会贯通,在认识上产生一个飞跃。
2 设计思路
(1)设计二阶高通滤波器的电路图,计算出电路元件的参数。
(2)在二阶高通滤波器电路的基础上,将两个二阶高通滤波器电路串联,得到一个四阶有源高通滤波器电路。
(3)将设计好的电路图放到Multisim 仿真软件中进行仿真 (4)观察滤波器的幅频特性和测量技术指标参数
3 设计方案
3.1 二阶高通滤波器电路
图1是一个无源二阶高通滤波器电路,为了提高它的滤波性能和带负载的能力,将该无源网络接入由运放组成的放大电路,组成二阶有源RC 高通滤波器。 高通滤波电路的传递函数为:
U 0(s ) s 2
H (s ) ==A 02
2
U i (s ) s +sw 0/Q +w 0
图1 是一个二阶高通滤波器
其传输函数为:
(sCR ) 2
A v (s ) =?A vp
2
1+(3-A vp ) sCR +(sCR )
通带放大倍数:
A up =1+
截止频率:
R f R 1
f p
品质因数:
1
=
2πRC
1Q =
3-A up
3.2 四阶高通滤波器电路
四阶高通滤波器的特点是,只允许高于截止频率的信号通过,通过两个二阶高通滤波器电路的串联可得一个四阶高通滤波器电路。下图是四阶高通滤波器的理想物理模型:
图2 四阶高通滤波电路
3.3 设计分析
3.3.1 四阶有源高通滤波器相关参数
(1)通带增益
A vp =A vp 1?A vp 2
A vp 1
A vp 2
(2)传递函数
R 5
=1+
R 1
R 7
=1+
R 3
(sCR ) 2
A v (s ) =?A vp
2
1+(3-A vp ) sCR +(sCR )
(3)频率响应
令
11
f 0=, Q =
2πCR 3-A vp
,则可得出频响表达式
A v =
A vp
f 021f 0
1-() +j ()
f Q f
3.3.2 参数计算
截止频率f=50Hz的高通滤波器
电容器C 的容量应在微法数量级上,电阻的阻值应在几百千欧以内。 现选择电容大小C 1=C2=C3=C4=0.1uF,则根据公式可得:
R =1/(2π*f *C ) =1/(2?3.14?50?0.0000001) =31.8千欧 。
所以选择: R=R=31.8千欧,C 1=C2=C3=C4=0. 1uF ,R f =33千欧,R 1=31.8千欧,则:A 0=1+Rf /R1=2.03(符合Aup<3,能稳定工作)。 3.3.3="">3,能稳定工作)。>
器件:
1、导线 若干 2、函数发生器 一台
3、示波器 一台
4、电阻 若干 5、电容 四个
6、直流稳压电源 一个
4 Multisim仿真图及仿真结果
4.1 仿真电路
由上述各电路设计方案的论证以及电路中各元件正确的选择构成了下面整
体的四阶有源高通滤波电路仿真电路图如下:
图3 四阶有源高通滤波器电路图
4.2 仿真结果
如图4滤波器的波特图,从图中我们可以看到输入信号频率小于51.36Hz 的很少通过电路,小很多的完全被截止,只有大于51.36Hz 的信号可以完全通过。
图4 仿真幅值,截止频率
如图5所示:输入、输出的波形图(红色为输入,绿色为输出);输入信号的频率为20Hz ,从图中对比输入和输出的波形图可以看出低频率信号被截止。
图5输入信号的频率f=20Hz的输入,输出波形图
如图6所示:输入、输出的波形图(红色为输入,绿色为输出);输入信号的频率为60Hz ,从图中对比输入和输出的波形图可以看出高频信号可通过。
图6 输入信号的频率f=60Hz的输入,输出波形图
5 主要应用软件
Mulitisim 仿真软件 函数编辑器
6 设计体会与建议 6.1 设计体会
本次课程设计让我们了解了滤波器的工作原理以及分类,也让我们熟悉了函数发生器与示波器的操作,熟悉并学会选用电子元器件,对理论知识有了更深刻的理解。通过这次课程设计,我想说:为完成这次课程我们确实很辛苦,但苦中更有乐,对我而言,知识上的收获更重要,精神上的丰收更加可喜。
6.2 建议
此次课程设计是我们的第一次课程设计,在设计过程中我们遇到一些不懂的专业知识,都是在网上查阅了解,所以在以后的实践设计中希望老师能够多加指导,这样可以帮我们节省更多时间,提高做设计的效率,但也因为这样才使得我们有更多的机会去独立思考和实践。希望学校以后能够给我们更多这样的实践机会,这样才能真正的加强我们的专业技能,为以后的工作奠定好基础,同样的这样的实践也改变了我们对专业知识的思考思维,从本质上加强了我们对专业的兴趣。在以后的课程设计中希望学校尽量出没有前例的课题,这样才会真正的考验同学们的能力,让他们从全新的设计中学习更多的知识。
7 参考文献
《电子技术基础》(第五版) 主编:康华光
《模拟电子技术基础》(第三版) 主编:童诗白 华成英
范文三:四阶带通滤波器
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四阶带通滤波器
电子系统设计实验报告
姓 名 指导教师 专业班级 学 院
提交日期 2011年11月1日
目 录
第一章 设计题
目……………………………………………………………………1
1.1 设计任
务……………………………………………………………………1
1.2 设计要
求……………………………………………………………………1
第二章 原理分析及参数计
算………………………………………………………1
2.1 总方案设
计…………………………………………………………………1
2.1.1 方案框
图………………………………………………………………1
2.1.2 原理图设
计……………………………………………………………1
2.2 单元电路的设计及参数计
算………………………………………………2
——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
2.2.1 二阶低通滤波
器………………………………………………………2
2.2.2 二阶高通滤波
器………………………………………………………3
2.3 元器件选
择…………………………………………………………………4
第三章 电路的组装与调
试…………………………………………………………5
3.1 MultiSim电路
图………………………………………………………………5
3.2 MultiSim仿真分
析……………………………………………………………5
3.1.1 四阶低通滤波
器………………………………………………………5
3.1.2 四阶高通滤波
器………………………………………………………5
3.1.3 总电路
图………………………………………………………………6
3.3 实际测试结
果………………………………………………………………6
第四章 设计总
结……………………………………………………………………6 附 ——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
录………………………………………………………………………………… 附录? 元件清
单………………………………………………………………… 附录? Protel原理
图 …………………………………………………………… 附录? PCB图(正面)………………………………………………………… 附录? PCB图(反
面)………………………………………………………… 参 考 文 献…………………………………………………………………………
第一章 设计题目
1.1 设计任务
1.2 设计要求
1.用Protel99 画出原理图,计算各元件参数,各元件参数选用标称值;
2.用Mutisum对电路进行仿真,给出幅频特性的仿真结果;
3.在面包板上搭接实际电路,并测试滤波器的幅频特性;
4.撰写设计报告。
第二章 设计方案
2.1 方案设计
2.1.1方案框图(如图2.1.1)
二阶低通滤波器 二阶低通滤波器 二阶高通滤波器 二阶高通滤波器
——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
本原理图根据结构框图组成了4个二阶滤波器,上面两个分别为fc=2kHz,Q=0.541,A=1的低通滤波器和fc=2kHz,Q=1.306,A=1的低通滤波器;下面两个分别为fc=1kHz,Q=0.541,A=1的高通滤波器和fc=1kHz,Q=1.306,A=1的高通滤波器,其中P1、P2、P3作为接线座用来接线,原理图如图2.1.2,具体参数计算见2.2节。
- 1 -
2.2单元电路的设计
2.2.1二阶低通滤波器
二阶无限增益多重反馈低通滤波器的电路结构如图2.2.1所示。该滤波器电路是有R1,C1低通级以及R3,C2积分器级组成,这两级电路表现出低通特性。通过R2的正反馈对Q进行控制。根据对电路的交流分析,求得传递函数H(s)为
H?s???R1R3C1C2 ??s1111s2??????C1?R1R2R3?R2R3C1C2
H0?c2
s2?将上式与二阶低通滤波器传递函数 H?s??c
Q s??c2
比较得 图2.2.1 二阶低通滤波器示意图
?c?R H0??2
Q?R1
直接采用这三个公式来计算C1,C2,R1,R2,R3的值是非常困难。为了简化运算步骤,先给C2确定一个合适的值,然后令C1=nC2,式中——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
n是电容扩展比,A为滤波器直流增益幅度。可以从上述三个公式推得各电阻值的计算公式:
- 2 -
R1?c2 R2?R1A R3?1 2?cR2C1C2
取n?4Q2(1?A),上式可进一步简化为
R1?11 R2?R1A R3?2 2?cQC2A?cR2C1C2
令R0?1,可得到滤波器中各项参数的计算公式为 ?cC2
C1?4Q2(1?A)C2 R1?R02QA? R2?A?R1 R3?R0??2Q?1?A???
由此可见,只要确定C2的值,其余的参数可随之确定。 滤波器中各项参数的具体计算步骤是:
a) 决定C2的容量,再用R0?2?fcC2公式计算基准电阻R0。选取C2值为
3300pF,则基准电阻R0?2?fcC2?14.2k?。
b) 计算C1的电容值,C1?4Q2(1?A)C2?7726pF。 c) 计算R1的电阻值,R1?R0?2QA??22.29k?。
d) 计算R2的电阻值,R2?A?R1?22.29k?。 e) 计算R3的电阻值,R3?R0??2Q?1?A????11.14k?。
由于需要取标称,这里取1%精度的金属膜电阻的标称值。
这里C1取7750pF,R1取22.1k?,R2取22.1k?,R3取11k?
同理可计算当Q?1.306,C3?3300pF时各项参数
R4?9.23k?,取标称值9.31k?。
R5?9.23k?,取标称值9.31k?。
——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
R6?4.64k?,取标称值4.64k?。
C4?45028pF,取标称值47nF。
2.2.2二阶高通滤波器 图2.2.2 二阶高通滤波器示意图 二阶无限增益多重反馈低通滤波器的电路结构如图2.2.2所示。利用相同的分析方法可得到各元件参数的计算公式,取基准电容C0?0.033
?F,Q?0.541
- 3 -
时,则基准电阻
R0?2?fcC2?16.076k?。
各元件的参数计算如下:
C1?C2?C0?0.033?F C3?C0A?0.033?F。
R1?R0??2Q?1?A????2.97k?。取标称值3k?。
R1?R0??2Q?1?2A????7.83k?。取标称值7.87k?。
则原理图中R7?3k?,R8?7.87k?,C5?C6?C7?0.033?F。
同理当C0?0.033?F,Q?1.306时,计算的各元件参数
C8?C9?C10?0.033?F。
R9?1.23k?,取标称值1.24k?。
R10?18.9k?,取标称值19.1k?。
2.3元器件选择
电阻的选择 这里取1%精度的金属膜电阻的标称值,见附录清单。 电容的选择 根据电阻的确定和规定的截止频率而选择,见附——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
录清单。 运放的选择 本电路选择了TI公司的八引脚的TL082双运放。
TL082是低成本、高速、双JFET输入运算放大器,使用于告诉积分电路、D/A转换电路,采样保持电路以及低输入失调电压、低输入偏置失调电流、高输入阻抗等应用场合。
其引脚功能:(见表2.3)
表 2.3 TL082引脚功能
其引脚图如下:(见图2.3)
图2.3 TL082引脚图
- 4 -
第三章 电路的组装与调试
3.1 MultiSim电路图
在MultiSim里画出电路图如图3.1,分别测四阶低通滤波器和四阶高通滤波器输出端和总输出的幅频响应。
3.2 MultiSim仿真分析
3.2.1 四阶低通滤波器
通过仿真在增益下降3dB时截止频率为1.998kHz。如图
3.2.1
图3.2.1四阶低通滤波器幅频响应
3.2.2 四阶高通滤波器
通过仿真在增益下降3dB时截止频率为993.639Hz。如图
3.2.2
——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
图3.2.2四阶高通滤波器幅频响应
- 5 -
3.2.3 总电路图(见图3.2.3)
通过仿真在增益下降3dB时截止频率分别为987.46Hz、1.994kHz。如图
3.2.3(a)(b)
3.3实际测试结果
测试是在面包板上搭好电路,示波器用的是TDS1002型号测试,输入信号是正弦信号,VPP?2V,数据如表3.3。
表3.3 有源带通滤波器实际测试结果
数据分析:通过数据可以看出输出电压存在衰减,但输出信号大致和仿真时图形一致。存在的误差主要来于所使用的元件参数不是理论计算出来的值,同时也存在仪器误差,和人为误差。但都在误差允许范围内,所以本电路是可以使用的。
第四章 设计总结
本次课程设计由于是个人独立选定课题,所以在此过程的开始时基本上所有人都在自己独立思考,同时又由于设计所采用的仿真软件Multisim和制板软件DXP2004在此之前基本不是很熟悉,因此本次课程设计的前期多半是在摸索中前进,当然付出中会有收获,本次课程设计让我弄懂了很多以前感觉模糊的东西,增加了我的自信心,同时也加强了自己的动手能力,当我看到由我自己设计的东西由想法变成实物时,我的心里充满了成功的喜悦感。
——————————————————————————————————————
------------------------------------------------------------------------------------------------
- 6 -
附 录
附录? 元件清单
附录? Protel原理图
附录? PCB图(正面)
附录? PCB图(反面)
参考文献
[1] 贾立新、王涌.电子系统设计与实践(第二版).清华大学出版社,2011.
[2] 赵景波、徐江伟.电路设计与制版—Protel 2004.人民邮电出版社,2009.
[3] 康华光.电子技术基础(模拟部分)第5版.高等教育出版社,2008.
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范文四:四阶带通滤波器
电子系统设计实验报告
姓 名 指导教师 专业班级 学 院
提交日期 2011年11月1日
目 录
第一章 设计题目……………………………………………………………………1 1.1 设计任务……………………………………………………………………1 1.2 设计要求……………………………………………………………………1 第二章 原理分析及参数计算………………………………………………………1 2.1 总方案设计…………………………………………………………………1 2.1.1 方案框图………………………………………………………………1 2.1.2 原理图设计……………………………………………………………1 2.2 单元电路的设计及参数计算………………………………………………2 2.2.1 二阶低通滤波器………………………………………………………2 2.2.2 二阶高通滤波器………………………………………………………3 2.3 元器件选择…………………………………………………………………4 第三章 电路的组装与调试…………………………………………………………5 3.1 MultiSim电路图………………………………………………………………5 3.2 MultiSim仿真分析……………………………………………………………5 3.1.1 四阶低通滤波器………………………………………………………5 3.1.2 四阶高通滤波器………………………………………………………5 3.1.3 总电路图………………………………………………………………6 3.3 实际测试结果………………………………………………………………6 第四章 设计总结……………………………………………………………………6 附 录………………………………………………………………………………… 附录Ⅰ 元件清单………………………………………………………………… 附录Ⅱ Protel原理图 …………………………………………………………… 附录Ⅲ PCB图(正面)………………………………………………………… 附录Ⅳ PCB图(反面)………………………………………………………… 参 考 文 献…………………………………………………………………………
第一章 设计题目
1.1 设计任务
采用无限增益多重反馈滤波器,设计一四阶带通滤波器,通带增益A0?1,
fL?1kHz,fH?2kHz,设计方案如图1.1所示。
图1.1 四阶带通滤波器方案图
1.2 设计要求
1.用Protel99 画出原理图,计算各元件参数,各元件参数选用标称值; 2.用Mutisum对电路进行仿真,给出幅频特性的仿真结果; 3.在面包板上搭接实际电路,并测试滤波器的幅频特性; 4.撰写设计报告。
第二章 设计方案
2.1 方案设计
2.1.1方案框图(如图2.1.1)
二阶低通滤波器 二阶低通滤波器 二阶高通滤波器 二阶高通滤波器
图2.1.1 四阶带通滤波器总框图
2.1.2原理图设计
本原理图根据结构框图组成了4个二阶滤波器,上面两个分别为fc=2kHz,Q=0.541,A=1的低通滤波器和fc=2kHz,Q=1.306,A=1的低通滤波器;下面两个分别为fc=1kHz,Q=0.541,A=1的高通滤波器和fc=1kHz,Q=1.306,A=1的高通滤波器,其中P1、P2、P3作为接线座用来接线,原理图如图2.1.2,具体参数计算见2.2节。
图2.1.2 四阶带通滤波器原理图
2.2单元电路的设计
2.2.1二阶低通滤波器
二阶无限增益多重反馈低通滤波器的电路结构如图2.2.1所示。该滤波器电路是有R1,C1低通级以及R3,C2积分器级组成,这两级电路表现出低通特性。通过R2的正反馈对Q进行控制。根据对电路的交流分析,求得传递函数H(s)为
H?s??
?R1R3C1C2
??s1111s2??????
C1?R1R2R3?R2R3C1C2
H0?c2s2?
将上式与二阶低通滤波器传递函数
H?s??
c
Q
s??c2
比较得 图2.2.1 二阶低通滤波器示意图
?c?
R H0??2
Q?
R1
直接采用这三个公式来计算C1,C2,R1,R2,R3的值是非常困难。为了简化运算步骤,先给C2确定一个合适的值,然后令C1=nC2,式中n是电容扩展比,A为滤波器直流增益幅度。可以从上述三个公式推得各电阻值的计算公式:
R1?
c2 R2?R1A R3?
1
2
?cR2C1C2
取n?4Q2(1?A),上式可进一步简化为
R1?
11
R2?R1A R3?2
2?cQC2A?cR2C1C2
令R0?
1
,可得到滤波器中各项参数的计算公式为 ?cC2
C1?4Q2(1?A)C2 R1?R02QA? R2?A?R1 R3?R0??2Q?1?A??? 由此可见,只要确定C2的值,其余的参数可随之确定。
滤波器中各项参数的具体计算步骤是:
a) 决定C2的容量,再用R0?2?fcC2公式计算基准电阻R0。选取C2值为
3300pF,则基准电阻R0?2?fcC2?14.2k?。 b) 计算C1的电容值,C1?4Q2(1?A)C2?7726pF。 c) 计算R1的电阻值,R1?R0?2QA??22.29k?。 d) 计算R2的电阻值,R2?A?R1?22.29k?。 e) 计算R3的电阻值,R3?R0??2Q?1?A????11.14k?。 由于需要取标称,这里取1%精度的金属膜电阻的标称值。
这里C1取7750pF,R1取22.1k?,R2取22.1k?,R3取11k?
同理可计算当Q?1.306,C3?3300pF时各项参数
R4?9.23k?,取标称值9.31k?。 R5?9.23k?,取标称值9.31k?。
R6?4.64k?,取标称值4.64k?。 C4?45028pF,取标称值47nF。
2.2.2二阶高通滤波器 图2.2.2 二阶高通滤波器示意图 二阶无限增益多重反馈低通滤波器的电路结构如图2.2.2所示。利用相同的分析方法可得到各元件参数的计算公式,取基准电容C0?0.033
?F,Q?0.541
时,则基准电阻
R0?2?fcC2?16.076k?。 各元件的参数计算如下:
C1?C2?C0?0.033?F C3?C0A?0.033?F。
R1?R0??2Q?1?A????2.97k?。取标称值3k?。 R1?R0??2Q?1?2A????7.83k?。取标称值7.87k?。
则原理图中R7?3k?,R8?7.87k?,C5?C6?C7?0.033?F。 同理当C0?0.033?F,Q?1.306时,计算的各元件参数
C8?C9?C10?0.033?F。 R9?1.23k?,取标称值1.24k?。 R10?18.9k?,取标称值19.1k?。
2.3元器件选择
电阻的选择 这里取1%精度的金属膜电阻的标称值,见附录清单。 电容的选择 根据电阻的确定和规定的截止频率而选择,见附录清单。 运放的选择 本电路选择了TI公司的八引脚的TL082双运放。
TL082是低成本、高速、双JFET输入运算放大器,使用于告诉积分电路、D/A转换电路,采样保持电路以及低输入失调电压、低输入偏置失调电流、高输入阻抗等应用场合。 其引脚功能:(见表2.3)
表 2.3 TL082引脚功能
其引脚图如下:(见图2.3)
图2.3 TL082引脚图
第三章 电路的组装与调试
3.1 MultiSim电路图
在MultiSim里画出电路图如图3.1,分别测四阶低通滤波器和四阶高通滤波器输出端和总输出的幅频响应。
图3.1四阶带通滤波器 仿真电路图
3.2 MultiSim仿真分析
3.2.1 四阶低通滤波器
通过仿真在增益下降3dB时截止频率为1.998kHz。如图
3.2.1
图3.2.1四阶低通滤波器幅频响应
3.2.2 四阶高通滤波器
通过仿真在增益下降3dB时截止频率为993.639Hz。如图
3.2.2
图3.2.2四阶高通滤波器幅频响应
3.2.3 总电路图(见图3.2.3)
通过仿真在增益下降3dB时截止频率分别为987.46Hz、1.994kHz。如图
3.2.3(a)(b)
图3.2.3(a) 四阶带通滤波器幅频响应
图3.2.3(b) 四阶带通滤波器幅频响应
3.3实际测试结果
测试是在面包板上搭好电路,示波器用的是TDS1002型号测试,输入信号是正弦信号,VPP?2V,数据如表3.3。
表3.3 有源带通滤波器实际测试结果
数据分析:通过数据可以看出输出电压存在衰减,但输出信号大致和仿真时图形一致。存在的误差主要来于所使用的元件参数不是理论计算出来的值,同时也存在仪器误差,和人为误差。但都在误差允许范围内,所以本电路是可以使用的。
第四章 设计总结
本次课程设计由于是个人独立选定课题,所以在此过程的开始时基本上所有人都在自己独立思考,同时又由于设计所采用的仿真软件Multisim和制板软件DXP2004在此之前基本不是很熟悉,因此本次课程设计的前期多半是在摸索中前进,当然付出中会有收获,本次课程设计让我弄懂了很多以前感觉模糊的东西,增加了我的自信心,同时也加强了自己的动手能力,当我看到由我自己设计的东西由想法变成实物时,我的心里充满了成功的喜悦感。
附 录
附录Ⅰ 元件清单
附录Ⅱ Protel原理图
附录Ⅲ PCB图(正面)
附录Ⅳ PCB图(反面)
参考文献
[1] 贾立新、王涌.电子系统设计与实践(第二版).清华大学出版社,2011. [2] 赵景波、徐江伟.电路设计与制版—Protel 2004.人民邮电出版社,2009. [3] 康华光.电子技术基础(模拟部分)第5版.高等教育出版社,2008.
范文五:RCR无源高通滤波器
无源高通滤波器设计及Multisim12仿真
1. 设计要求
2. 参数计算
f=0HZ时,Vout/Vin=0.5,有两个电阻构成分压电路,采用的是下图的结构,且R1=R2,设计时取f=10HZ时对应-3dB,因此f0=10/√2=7.07HZ,在实际选取时R1,R2选小以减小负载电阻对滤波电路的影响,取R1=R2=1K,C=
12πRf0
≈2.25?10?5PF=22.5uF。
3. 仿真模型
4. 结果分析
从交流分析的Cursor栏可知,当x1=0时,y1=0.5037(m的单位对应10?3),x2=10时,y2=0.707,满足设计要求。
5. 加负载电阻
模型:
交流分析:
从Cursor栏可以看出,加入负载电阻后滤波器的交流波形发生了变化,x2≈10HZ时,y2减小,即截止频率发生了右移。
6. 改变电阻电容参数
模型:
改变R1、R2的阻值,使R1=R2?R3 ,对应改变C1的阻值,使滤波器的截止频率不变 交流分析:
通过波形可知,当x2≈10HZ时,y2≈0.707,即加入负载电阻后滤波器的截止频率几乎不变。
7. 结论
当滤波器的电阻远小于负载电阻时,滤波器的交流特性不会发生改变,这也是要做有源滤波的原因,因为有源滤波相当于负载无穷大,在选滤波电阻时不用考虑负载电阻的影响。
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