二阶高通滤波器的设计.docx
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二阶高通滤波器的设计
二阶高通滤波器的设计
模拟电路课程设计报告
设计课题：
二阶高通滤波器的设计
专业班级：
学生姓名：
学 号：
指导教师：
设计时间：
题目：
二阶高通滤波器的设计
一、设计任务与要求
1． 分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路；
2． 截止频率fc=100Hz
3．增益AV＝2；
4．用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。
二、方案设计与论证
根据设计任务要求设计一个二阶高通滤波电路，频率高于100Hz的信号可以通过，而频率低于100Hz的信号衰减。
由输出量与输入量之比为传递函数
即Au（s）=Uo（s）/Ui（s）=1/（1+sRC）
则可采用压控电压源二阶高通滤波电路，或无限增益多路反馈高通滤波电路
1、方案一
采用压控电压源二阶高通滤波电路，由桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路提供所需的正负直流电源（±12V）。
电路如图1所示，其传输函数为：
归一化的传输函数：
其中：
，
为品质因数。
通带增益：
截止角频率：
截止频率：
品质因数：
2、方案二
采用无限增益多路反馈高通滤波电路，由桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路提供所需的正负直流电源（±12V）。
电路如图2所示,该电路的传输函数为：
归一化的传输函数：
其中：
通带增益：
截止角频率：
截止频率：
品质因数：
R3R4C3
R2
uiC1C2uouiC1C2
uo
R1R2R1
图1压控电压源二阶高通滤波器图2无限增益多路负反馈二阶高通滤波器
3、方案论证
两种方案相比较，第一种方案参数设计较第二种方案更为容易设计，并且第一种方案的所用器材都很容易就能够买的到，而且第一种方案更容易做实验。
所以我选择第一种方案。
三、单元电路设计与参数计算
1、稳压电源单元电路设计
+电源+整流+滤波+稳压+
u1u2u3u4U0
_变压器_电路_电路_电路_
图3
2、整流与稳压过程
u1u2u3u4U0
0t0t0t0t0t
图4
3、参数设计
1）直流电源电路的参数设计
由于要给集成块UA741提供正负12伏特的直流电压，则选用输出电压为15V，功率为20W的变压器。
整流二极管D1、D2、D3、D4选IN4007（由于买不到IN4001），其极限参数
﹥100，最大整流平均电流IP=1A，满足
﹥
U2，最大整流平均电流IP=1A﹥
。
滤波电容C的容量应满足RlC=（3-5）T/2，采用电解电容，电容的电压值应该大于1、1
U2，为获得较好的滤波效果则选用C=3300uf的电解电容，C2选用0、22uf的瓷介电容，C3选择220uf的电解电容，在稳压电路选三端稳压器W7812、W7912，它们的输出电压为12V，输出电流为1、5A。
2）二阶高通滤波器的参数设计
由增益Av=2，Av=1+Rf/R1,所以选R1=Rf=10K欧姆的电阻，fp=100Hz,fp=1/2RC，则选用C=0、1uf的瓷介电容，R3为14K欧姆的电阻，R4为18K欧姆的电阻，由于没有该种类的电阻，则用两个20K欧姆的可调电位器替代，集成块用UA741
四、总原理图及元器件清单
1、总原理图
2．元件清单
元件序号（名称）
型号
主要参数
数量
备注
变压器
输入220V、输出15V，P=20W
1个
带插头
D1——D4（二极管）
1N4007
各1个
保险管
Ip=
1个
电解电容C1、2
3300uf/25V
2个
电解电容C5、6
220uf
2个
瓷介电容C3、4、7、8
0、22uf
4个
集成块
UA741
1个
集成稳压器
W7812、
W7912
输出电压12V，输出电流
各1个
发光二极管
2个
瓷介电容C9、10
0、1uf
2个
电阻R1
20K欧姆
2个
电阻R2
1K欧姆
2个
可调电位器Rw
20K
2个
五、安装与调试
1．焊接
工具：
电烙铁
在已做好的电路板上涂一层助焊剂，对照原理图将元件安装在电路板上，检查元件位置是否正确。
检查无误后，用电烙铁将每个元件用焊锡焊牢，保证每个元件不虚焊。
在焊元件时根据不同元件耐热性能尽量减少焊接时间。
焊接完毕后用万用表检查是否断路和短路。
2．调试
工具：
万用表、示波器，信号发生器，数字毫伏表
用小螺丝刀调节电位器R3的电阻为14K欧姆，R4的电阻为18K欧姆，接入220伏特的交流电压，信号发生器的输出信号为f=1KHz,Ui=100、2mv的信号，在输出端测得输出电压Uo=201、6mv，减小频率使得f=100Hz，则输出端Uo=161、2mv，与实际相差太大，则用螺丝刀微调节电位器，此时使得Uo=141、2mv，在高频时输出电压为输入电压的两倍，用示波器监测输出波形没有失真，故电路正确，调试完毕，可以进行性能测试。
六、性能测试与分析
1。
输出电压的测量
输入信号Ui=100、4mv，改变频率测输出电压，并且在通频带时的频率要取得密集一些
频率f/Hz
20
60
80
90
95
100
110
输出电压Uo/mv
14、87
90、0
119、5
131、4
136、5
141、2
148、6
频率f/Hz
200
500
800
1K
20K
50K
100K
输出电压Uo/mv
183、4
197、7
199、5
200、1
202、4
201。
7
201。
0
压控电压源二阶高通滤波器电路的幅频特性
2。
数据处理与误差计算
在频率为高频时，U=（201、0+201、7+202、4）/3=201、7mv
输入电压Ui=100、4，则Av=U/Ui=201、7/100、4=2、01
相对误差：
s=（2、01-2）/2*100%=0、5%
当fp=100Hz时，Uo理论=U*0、707=201、7*0、707=142、6mv
实验测得Uo=141、2mv
则相对误差为S=（142、6-141、2）/142、6*100%=1%
3、误差分析
产生该实验误差的主要原因有
1、输入信号不稳定会导致实验误差。
2、由桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路提供所需的正负直流电不是很准，没有标准的正负12伏特，导致实验误差。
3、在参数设计时也会引入误差。
4、在计算过程中会引入计算误差。
七、结论与心得
结论
1、由实验可知，当频率f为通带截止频率fp时，输出电压Uo约为最大输出电压的0、707倍，即︱Au︱≈︱AuP︱。
2、由实验可知，高通滤波器削弱低频信号，只放大频率高于fp的信号，我们可把高通滤波器用于交流放大电路的耦合电路，隔离直流成分。
3、实验中，监测的波形没有失真，说明只要正反馈引入得到，就能在f=fo时使电压放大倍数数值增大，又不会因正反馈过强而产生自激振荡。
心得
我所做的实验相对于其他同学的实验来说，非常简单，电路也简单，焊接电路板时也比较轻松，。
虽然简单，感觉自己还有很多东西要去学习，自己课本知识不是学得很好，实验缺乏理论知识，所以，以后要加强理论知识的学习，并且电路焊接技术也有待加强。
总之，实验已经做完了，总体还是满意的。
八、参考文献
1．童诗白、华成英《模拟电子技术基础》（第三版）
2．谢自美〈〈电子线路设计、实验、测试〉〉
物理与电子信息学院模拟电路课程设计成绩评定表
专业：
电子信息工程班级：
学号：
姓名：
课题名称
二阶高通滤波器的设计
设计任务与要求
1．分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路；
2．截止频率fc=100Hz；
3．增益AV＝2；
4．用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V）。
设计报告成绩
电子
作品成绩
课程设计成绩
指导教师：
2008年1月10日
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