proteus课程设计.docx

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1、proteus课程设计 课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 高阶有源滤波器设计 初始条件： 计算机、Proteus软件、Cadence软件 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：2周 2、技术要求： （1）学习Proteus软件和Cadence软件。 （2）设计二阶、四阶有源滤波器电路。 （3）利用Cadence软件对该电路设计原理图并进行PCB制版，用Proteus软件对该电路进行仿真。 3、查阅至少5篇参考文献。按武汉理工大学课程设计工作规范要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸

2、应符合绘图规范。 时间安排： 2022.11.11做课设具体实施安排和课设报告格式要求说明。 2022.11.11-11.16学习Proteus软件和Cadence软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。 2022.11.17-11.21对所设计的滤波器电路进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。 2022.11.22 提交课程设计报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 摘要. I Abstract . I I 1 绪论 (1) 2 设计内容及要求 (2) 2.1设计的目的及主要任务 (2) 2.2设计思路 (2) 3 设计方案 (3) 3.1二

3、阶高通滤波器电路 (3) 3.2四阶高通滤波器电路 (4) 3.3设计分析 (4) 3.3.1 四阶有源高通滤波器相关参数 (4) 3.3.2 参数计算 (5) 4 proteus仿真图及仿真结果 (6) 4.1 Proteus简介 (6) 4.1.1 Proteus 原理图绘制 (6) 4.1.2 Proteus仿真说明 (7) 4.2 仿真电路 (7) 4.3 仿真结果 (8) 5 基于Cadence的PCB制版 (11) 5.1 Cadence简介 (11) 5.2 利用Cadence软件设计原理图 (11) 5.2.1 原理图的绘制 (11) 5.2.2 生成网络表 (14) 5.3

4、PCB制板 (14) 5.3.1 Layout Plus编辑前准备 (14) 5.3.2 Layout Plus软件的编辑 (15) 6小结与体会 (17) 参考文献 (18) 高通滤波器有综合滤波功能，它可以滤掉若干次高次谐波，并可减少滤波回路数。对于不同滤波器而言,每个频率的信号的减弱程度不同。其在音频应用中也使用低音消除滤波器或者噪声滤波器。二阶，四阶有源高通滤波器是容许高频信号通过、但减弱（或减少）频率低于截止频率信号通过的滤波器。电路都是基于芯片UA741设计而成。将信号源接入电路板后，调整函数信号发生器的频率，通过观察示波器可以看到信号放大了。本项目所做的高通滤波器的功能就是对特定

5、频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，让有用信号尽可能无衰减的通过，对无用信号尽可能大的衰减，即：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频。 关键词：高通滤波器，高阶，有源滤波器 High-pass filter is integrated filter function, it can filter out a certain number of second harmonic, and can reduce the filter back to the way.For the different filter, weakening degree of each frequency of t

6、he signal.Its also use bass in audio applications eliminate filter or noise filter.Second-order and fourth-order active high-pass filter is to allow the high frequency signal through the weakened, but the frequency (or decrease) is lower than the cutoff frequency signal through the filter.Circuit is

7、 designed based on chip UA741.After the signal source connected to the circuit board, adjust the function signal generator frequency, by observing the oscilloscope can see the signal amplification.This project have done the function of the high-pass filter is the frequency of certain frequency point

8、 or the points that the frequency of frequency effectively filter out, let the useful signal without attenuation by as much as possible, the useless signal attenuation as large as possible, i.e., the high frequency component is it allowed to pass, suppress low frequency. Keywords：High-pass filter, H

9、igh-order, Active filter 1 绪论 目前，滤波器被广泛地用在通信、广播、雷达以及许多仪器和设备中。滤波器的应用频率范围极宽，有适用于低到零点几赫的滤波器，也有高到微波波段的滤波器。根据滤波频率的中心频率和其他要求的不同，滤波器中采用各种谐振元件，电感、电容是最常用的谐振元件。随着电子技术的发展，许多电路和系统都要区分不同频率的信号，从而使滤波器的设计理论日趋完善。 Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows 操作系统上，可以仿真、分析（SPICE)各种模拟器件和集成电路。具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件

10、是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。 Cadence是一个大型的EDA 软件，它几乎可以完成电子设计的方方面面，包括ASIC设计、FPGA设计和PCB板设计。Cadence在仿真、电路图设计、自动布局布线、版图设计及验证等方面有着绝对的优势。 2 设计内容及要求 2.1设计的目的及主要任务 （1）学习Proteus软件和Cadence软件。 （2）设计二阶、四阶有源滤波器电路。 （3）利用Cadence软件对该电路设计原理图并进行PCB制版，用Proteus软件对该电路进行仿真。 2.2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

11、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Proteus软件中进行仿真。 （4）利用Cadence软件对该电路设计原理图并进行PCB制版 3 设计方案 3.1二阶高通滤波器电路 图1是一个有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: ()()() 2 002 2 0W Q SW S S A s Ui s U s H += (1-1) 图1 二阶有源高通滤波器电路 其传输函数为： ()()()() vp vp v A

12、sCR sCR A sCR s A ?+-+= 2 2 31 （1-2） 通带放大倍数： 1 1R R A f up += （1-3） 截止频率： RC f p 21 = (1-4) 品质因数： up A Q -= 31 （1-5） 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。如图2所示是四阶高通滤波器的理想物理模型： 图2 四阶高通滤波器 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 2 1vp vp vp A A A ?= （2-1） 1 5 11R R A vp +

13、 = (2-2) 3 7 21R R A vp += (2-3) （2）传递函数 ()()()() vp vp v A sCR sCR A sCR s A ?+-+=2 2 31 (2-4) （3）频率响应 令RC f p 21= up A Q -=31 ，则可得出频响表达式 ? ? ?+? ?-= f f Q j f f A A vp v 02 011 （2-5) 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=C 2=C 3=C 4=0.1uF ，则根据公式可得： ()=?=8.31000000

14、1.05014.321 21 fC R 。 所以选择： R=R=31.6千欧，C 1=C 2=C 3=C 4=0.1uF ，R f =33千欧，R 1=31.6千欧，则： 1 1R R A f up +=2.04（符合up A “New design”可以根据设计的规模选择页面的大小，选中后点击OK即可。如图3所示。 图3 选择模板页面 然后开始进行电路原理图的绘制了利用软件的搜索功能在元件库中找到需要的元件，放置到图纸的合适位置，并分别设置好各个元器件的参数，再在需要的位置放置图形文本框，最后将各个元器件连接起来，这样原理图就绘制成功了。然后对所绘制的电路原理图进行检查，如有错误就要作进一步的调整与修改，以保证原理图准确无误。并在绘制原理图结束后，保存原理图文件并在Proteus下进行仿真，实现相应功能。 4.1.2 Proteus仿真说明 电路原理图绘制好之后，即可进行功能的仿真，仿真功能模块在左下角，点击运行键，使整个电路开始运行，以查看电路的具体功能是否能够完全实现。经过仿真后的实验想象符合课设题目要求。 4.2 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4 四阶有源高通滤波器