带通滤波器.docx

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带通滤波器

带通滤波器的设计制作

　　　　　　　　　　　　专业：

电子信息工程

学号：

********

一、设计内容：

仿照书上例题9.3.2，利用multisim仿真平台试设计一带通滤波器。

要求：

（1）能抑制低于300Hz和高于3000Hz的信号，整个通带增益为8dB,在30Hz和30KHz处幅频衰减不小于26dB。

（2）画出电路图，说明工作原理，写明电路参数及计算过程。

（3）进行电路仿真，仿真结果要求为带通滤波器幅频与相频特性。

（4）在multisim中，在电路的输入端输入一正弦信号，幅值不变，改变频率，利用示波器观察输入输出波形，做出波特图。

（5）利用Protel画出PCB图，制版，焊接调试电路。

（6）电路测试：

电路的输入端输入一正弦信号，幅值不变，改变频率，利用示波器观察输入输出波形，做出波特图。

二、方案论证与选择

（１）简介

　带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器。

一个模拟带通滤波器的例子是电阻-电感-电容电路。

这些滤波器也可以用低通滤波器同高通滤波器组合来产生。

（２）工作原理

　一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带，例如在通带内没有增益或者衰减，并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。

实际上，并不存在理想的带通滤波器。

滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉，尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。

这通常称为滤波器的滚降现象，并且使用每十倍频的衰减幅度dB来表示。

通常，滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好，这样滤波器的性能就与设计更加接近。

然而，随着滚降范围越来越小，通带就变得不再平坦—开始出现“波纹”。

这种现象在通带的边缘处尤其明显，这种效应称为吉布斯现象。

（３）电路可行性分析

2.教材例9.3.2电路图

三、模块分析

（一）低通滤波模块

1.原理图

2.传递函数

（同相比例）

对于滤波电路，有

（二）高通滤波电路模块

四、电路参数计算与元件选择

（１）基本原理

这是一个通带频率范围约为300HZ-3000HZ的带通滤波电路，根据题意，在频率低端f=30HZ高端f=３0kHZ时，频幅响应至少衰减26dB。

因此可选择一个二阶低通滤波的截止频率fH=3000HZ，一个二阶高通滤波电路的截止频率fL=300HZ，将这两个电路串联即为原理图。

（２）原件参数选择

由于运放电路中阻值不宜选择过大或过小，一般为几千欧至几十千欧较为合适。

已知fH=3000HZ，fL=300HZ，为了确保在300Hz和3000Hz处的衰减不大于3dB。

现以额定戒指频率2６0Hz和3２00Hz进行设计。

考虑到电阻适宜范围以及实际阻值，通过公式ῳ=2πf=1/RC，可以得到f=1/（2π*RC）

低通部分：

电容选择C1=C2=0.1uF

则：

R1=R2=1/2πfc=1/（2*3.14*3200*0.1uF）=4.7k

高通部分：

C3=C4=2.2nF

则：

R7=R8=1/2πfc=1（2*3.14*260*100nF）=24k

考虑到已知Avf1=1.586，同时尽量要使运放同向输入端和反向输入端对地的直流电阻基本相等，先选择R5=5.6KΩ，R9=12KΩ

所以

R4=（Avf1-1）*R5≈9.1K

R9=（Avf1-1）*R10≈20K

电源输入端接一个47uF和一个1nF电容，对直流输入端进行滤波。

（3）电路原理图设计

PCB图设计：

（4）电路仿真：

（5）电路元器件

五、仿真电路调试及测试结果

（一）示波器观察波形输出

黄线为输入，红线为输出

1．输入100Hz,Vpp=500mV正弦波

2.输入300HZ正弦波

3．输入1000HZ正弦波

4．输入3000HZ正弦波

5．输入30KHZ正弦波

6波特图：

7实测数据：

Fin（KHz）

Vin=0.2V

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

1.0

1.2

Vout（V）

0.20

0.25

0.28

0.31

0.33

0.34

0.35

0.35

0.35

0.35

20log（Vo/Vi）

0

1.94

2.92

3.81

4.35

4.61

4.86

4.86

4.86

4.86

Fin（KHz）

Vin=0.2V

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

2.4

2.6

2.8

3.0

3.2

Vout（V）

0.35

0.35

0.35

0.35

0.35

0.35

0.33

0.31

0.28

0.25

20log（Vo/Vi）

4.86

4.86

4.86

4.86

4.86

4.86

4.35

3.81

2.92

1.94

其幅频特性如下：