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带通滤波器的设计和仿真 学院 信息学院 姓名 吴建亮 学号 201203090224 班级 电信1202 时间 2014年10月 设计要求 设计带通为300Hz～10KHz的带通滤波器并仿真。 原理与方案 2.1工作原理： 带通滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制，本实验通过一个4阶低通滤波器和一个4阶高通滤波器的级联实现带通滤波器。 2.2总体方案 易知低通滤波电路的截止角频率ωH大于高通滤波电路的截止角频率ωn，两者覆盖的通带就提供了一个带通响应。先设计4阶的低通滤波器，截止频率，选取第一级高通滤波器的,第二级的高通滤波器的。 主要参数： 电容则 基准电阻， ，取标称值2400pF， ,取标称值14.7kΩ， ，取标称值14.7kΩ， ，取标称值7.32kΩ， ,取标称值6.04kΩ， ， ,取标称值0.013μF, ,取标称值3.01?Ω， 同理，设计一个4阶高通滤波器，通带增益，截止频率，选取第一级高通滤波器的,第二级的高通滤波器的。 主要参数如下： 电容， ，取标称值10kΩ， ，取标称值27kΩ， ，取标称值3.9kΩ， ，取标称值62kΩ。 3 电路设计 图3-1 高通滤波器 图3-2 低通滤波器 如上图3-1与图3-2所示为滤波器的电路，函数信号发生器生成信号经过级联在一起的4阶低通、高通滤波器后完成滤波。 4仿真、分析 图4-1,图4-2,图4-3为频率分别为300Hz、1kHz与10kHz时的示波器波形显示，其输入的正弦信号的幅值均为2V，滤波器的仿真结果符合预期结果。 图4-1 时滤波器仿真结果 图 4-2 f=1000Hz滤波器仿真结果 图4-3 f=10kHz滤波器仿真结果 图4-4 下限截止频率 图4-5 上限截止频率 图4-6 通带频率 电路的波特图如图4-4，图4-5，图4-6所示。 从表4-1和图4-4所仿真结果看，滤波器通带范围理论值在，且在通带范围内增益较为稳定,在1左右。 f/Hz 50 100 200 250 280 300 310 330 360 /V 0.001 0.023 0.373 0.907 1.267 1.375 1.532 1.630 1.877 f/Hz 400 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 /V 2.045 2.087 2.172 2.039 1.985 1.977 1.980 1.962 1.914 f/kHz 8 8.2 8.5 9 9.3 9.7 10 11 12 /V 1.828 1.820 1.795 1.650 1.609 1.512 1.435 1.181 0.868 表4-1 有源滤波器仿真测试结果 从表4-1和图4-4所仿真结果看，滤波器通带范围理论值在，且在通带范围内增益较为稳定,在1左右。 5总结 用LC网络组成的无源带通滤波器在低频范围内有体积重量大，价格昂贵和衰减大等缺点，而用集成运放和RC网络组成的有源带通滤波器则比较适用于低频，此外，它还具有一定的增益，且因输入与输出之间有良好的隔离而便于级联。利用有源带通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，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，故有源带通滤波器还兼有放大与缓冲作用。 本次实验通过有源4阶带通滤波器的设计，了解了一系列滤波器的知识，同时能熟练掌握multisim的应用，收获颇丰。