实验报告5基于正反馈结构的高通滤波器的设计(共6页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上现代电路理论与设计课程实验报告实验名称： 高通滤波器 实验日期： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师：杨庆江 评 分： 一、实验目的： 1）综合运用所学的理论知识，掌握一般滤波器电路分析和设计的基本方法和步骤；2）培养一定的独立分析问题、解决问题的能力；3）实践利用Pspice软件绘制电路原理图，并输出仿真仿真波形；二、实验内容（含实验原理介绍）：1、设计一个p=5rad/s，Q=5的Salley-key(萨林凯)高通滤波器。2、Salley-key(萨林凯)高通滤波器的设计原理及传递函数（1）Salley-key(萨林凯)高通滤波器的结构高通滤波电路的组成方法有

2、两种：（a）用正反馈网络或负反馈网络和RC网络，组成的高筒滤波器；（b）采用RCCR变换的方法，直接将低通滤波器变换为高通滤波器。研究表明，将低通滤波器中的电阻R替换为电容量等于1/Rp的电容，而将低通滤波器中的电容C替换为电阻值等于1/Cp的电阻，就可以直接将低通滤波器变换为高通滤波器。这种直接将低通滤波器变换为高通滤波器的方法称为RCCR变换法。本实验主要介绍b方法，RCCR的条件可以表示为 其中，下标为L的参数为低通原型电路的参数，没有下标的为变换以后的高通电路的参数。需要注意的是在这种变换中，低通电路的放大电路部分不需要进行变换。将图1所示的负反馈结构的Sallen-Key低通滤波器进

3、行RCCR变换得到的Sallen-Key高通滤波器如图2所示 图1 Sallen-Key低通滤波器 图2 Sallen-Key高通滤波器（2）Salley-key(萨林凯)高通滤波器的传递函数对电路的节点列写方程如下：电路的转移函数为： 传递函数转化为了： 三、实验过程（包括理论计算，软件仿真等步骤）：1、理论计算（1）推导 和 的表达式 将高通滤波器电路的转移函数与标准的高通滤波函数相比较得： （2）计算 和的灵敏度根据灵敏度的定义，由式1和式2可以求得 和Q的灵敏度为（3）元件值的设计根据所求得的表达式，令R1 = R2=R，C1=C2=C。令电阻R=2M，C=0.1uf。确定Ra和Rb的

4、值。 根据K=1+Ra/Rb，令Ra=Rb=10k。2、用Pspice软件进行仿真以及分析在Pspice软件中新建空白文档，并且把原理图画好。 Salley-key(萨林凯)高通滤波器在Pspice中的原理图如图3所示：图3四、实验结果分析（仿真结果分析和实验总结）：1、按照上述计算的数值对元件的参数进行设置，并观察其幅频特性。如图4所示：R1 = R2=R=2M，C1=C2=C =0.1uf。Ra=Rb=10k。图4 从上图可以看出，此效果基本满足要求，符合高通特性。需要对增益和Q值进行微小的调整。2、对参数进行扫描分析 （1）Ra和Rb参数的调整。 ，故只需改变Ra的值。设置Ra从10k到

5、100k,步长为20k。其波形如图5所示，Q值有很明显的变化。图5（2）参数R1和R2的调整。保持其他值不变，设置R1从1M到10M，步长为2M。波形如图6所示，改变R1和R2的值对波形没什么影响。 图6（3）其他参数对波形的影响。设置C1从0.1uF到1uF, 步长为0.2uF。其波形如图7所示，从下到上随着电容C1值的增大，增益逐渐增大。图7设置C2从0.1uF到1uF, 步长为0.2uF。其波形如图8所示，从上到下随着电容C2的增大，增益逐渐减小。 图8 （5）最终波形。 R1 = R2=R=2M，C1=C2=C =0.1uf。Ra=Rb=10k。如下图所示。与理论计算的结果基本一致。 图9 综上所述，根据推导函数关系和灵敏度的计算，理论计算出个参数值，经过进行调整和调试，最终发现和理论计算的结果非常吻合，到目标要求。（1）、改变Ra的值对高通的Q值产生影响。（如图5）（2）、改变R1和R2的值对波形没什么影响。（如图6）（3）、改变电容C1的值，从下到上随着电容C1值的增大，增益逐渐增大。（如图7）（4）、改变电容C2的值，从上到下随着电容C2值的增大，增益逐渐减小。（如图8）高通滤波器的Q值越高，选频特性越好。专心-专注-专业