带通滤波器的设计与制作.pdf
滤波器电路设计实验报告院系：专业班级：学号：学生姓名：指导教师：物理科学与技术学院杨鸣20132013 年年 1212 月月 2020 日日目目 录录0 0、设计要求、设计要求11 1、电路基本模型的选择以及参数的计算。、电路基本模型的选择以及参数的计算。1 12 2、电路元件参数的计算、电路元件参数的计算4 43 3、MultisimMultisim 仿真仿真5 54 4、器件的选择、器件的选择8 85 5、ProtelProtel 制板制板9 96 6、体会、体会9 92设计要求设计要求: :利用 multisim 仿真平台试设计一个带通滤波器， 要求能够抑制低于300Hz 和高于 3kHz 的信号，整个通带增益为 8dB。（注：为保证带通滤波器的效果，我们附加限制：在 30Hz 和 30kHz处的幅频衰减不小于 26dB）一、电路基本模型的选择以及参数的计算。一、电路基本模型的选择以及参数的计算。（1）选择有源滤波器有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。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。（2）滤波电路传递函数A(s) Vo(s)Vi(s)分为：低通（LPF） 、高通（HPF） 、带通（BPF） 、带阻（BEF） 、全通（APF）理想滤波电路的频响在通带内具有一定幅值和线性相移，而在阻带内其幅值为0。实际电路往往难以达到理想要求。根据不同要求，常用低通有三种：巴特沃斯滤波器通带最平坦，阻带下降慢。切比雪夫滤波器通带有纹波，阻带下降较快。贝塞尔滤波器通带有纹波，阻带下降慢，且群时延恒定，失真小。我们选择通带平坦的巴特沃思滤波器n n 阶巴特沃思传递函数阶巴特沃思传递函数。A( j) A01(2n)Cn:n: 阶数阶数C C：3dB3dB 截止角频率截止角频率A0A0：通带电压增益：通带电压增益| A( j)|cn1n () ()A010A26 n lg 2A020因此本电路采用二阶巴特沃思低通滤波器与二阶巴特沃思高通滤波器级联而成。基本框图如下3vI低通（低通（LPFLPF）高通（高通（HPFHPF）vO二、电路元件参数的计算二、电路元件参数的计算在选用元件时,当考虑由于元件参数误差对传递函数存在影响.规定电阻容差为 1%,电容容差为 5%。为确保在300Hz 和 3kHz 处衰减不大于3dB,先以额定截止频率270Hz 和 3300Hz计算。运放中的电阻一般在几千欧到几十千欧，选择低通级电路的电容为10nF。对于低通级，C 10nF, fH 3.3kHz111c 2fH R1 4.82kRC2fHCRC选择标准阻值 4.7k，R1 R2 4.7k同样对于高通C 0.1uF, fL 270Hz111 2fL R2 5.89kcRC2fLCRC取R7 R86kAVF11.5861R4 AR5R4gR5 2R3R4 R54 R4 (A1)R52R3R5 25.4k11AR414.88k取R415k,R5 25k同理可求出R9=32.4k，R10=56k三、三、MultisimMultisim 仿真仿真Multisim 是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以 Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。在 multisim 仿真时,我们发现原来设定的一些数值是需要微调的,这样才能达到更好的带通滤波效果,最终参数如下。其中上面一个波特仪 XBP1 是使得滤波器增益为 0dB 时的波特图下面的 XBP2 是原来的 8dB 增益时的波特图567四、器件的选择四、器件的选择由 于 本 滤 波 器 通 频 带 为300Hz3kHz ， 通 频 带 内 的 增 益 为8dB ，AVdfH83k 24k， 这个要求还是比较低的。 op07 和 lm358 都是非常常见并且比较便宜的芯片，而且都满足条件。 Op07 是高精度运放，一片 Op07 里只有一个运放，而一片 lm358则有两个运放，采用 lm358。Lm358 的资料LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用， 也适用于双电源工作模式， 在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。内部频率补偿直流电压增益高(约 100dB)单位增益频带宽(约 1MHz)电源电压范围宽：单电源(330V)双电源(1.5 一15V)低功耗电流，适合于电池供电8五、五、ProtelProtel 制板制板采用 protel99se 绘制 PCB 板。六、体会六、体会通过本次试验我们不仅学会了初步设计电路的一些流程，将理论运用于实践，而且还自学了 Multisim，了解到这个软件的强大仿真功能，另外我们也能够自己去搜集芯片资料去综合考虑很多问题最终决定方案，还用protel 制作了 PCB 板，进一步提高了我们的实践能力。七、参考文献七、参考文献1 王景华、黄毅、杨鸣等.电子线路实验 ,南京：南京师范大学出版社2004.102 康华光. 电子技术基础模拟部分（第五版） ，北京：高等教育出版社 2013.39
