二阶滤波器设计.docVIP

专业课程设计报告 题目：二阶滤波器的设计 系 别 专业班级 学生姓名 指导教师 提交日期 目 录 一、设计目的 3 二、设计要求和设计指标 3 三、设计内容 3 3.1 各部分设计程序及原理图 3 3.1 电路设计原理 3 3.2 滤波器的参数 5 3.3组合电路原理图 6 3.4电路仿真 6 四、总结 8 五、主要参考文献 9 二阶滤波器的设计 一、设计目的 1.了解滤波器的工作特点 2．掌握电子系统的一般设计方法 3．掌握常用元器件的识别和测试 4．培养综合应用所学知识来指导实践的能力 5．熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法 二、设计要求和设计指标 1．　用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＝5； 三、设计内容 3.1.1.电路设计原理 二阶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。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。本设计为用无限增益多路反馈方法设计二阶高通滤波器。电路都是基于芯片LM324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5倍。现在工厂对于谐波的治理,应用最多的仍然是高压无源滤波器,高压无源滤波器有多种接线方式,其中单调谐滤波器及二阶高通滤波器使用最为广泛,无源滤波器具有结构简单、设备投资较少、运行可靠性较高、运行费用较低等优点, 3.1.2.巴特沃斯响应 （1）巴特沃斯滤波器是电子滤波器的一种。巴特沃斯滤波器的特点是通频带的频率响应曲线最平滑。这种滤波器最先由英国工程师斯替芬·巴特沃斯（Stephen Butterworth）在1930年发表在英国《无线电工程》期刊的一篇论文中提出的。 从幅频特性提出要求，而不考虑相频特性。巴特沃斯滤波器具有最大平坦幅度特性。 3.1.3.切比雪夫滤波器。 切比雪夫滤波器在过渡带比巴特沃斯滤波器的衰减快，但频率响应的幅频特性不如后者平坦。切比雪夫滤波器和理想滤波器的频率响应曲线之间的误差最小，但是在通频带内存在幅度波动。ε是决定通带波纹大小的系数，波纹的产生是由于实际滤波网络中含有电抗元件。 与巴特沃斯逼近特性相比较，这种特性虽然在通带内有起伏，但对同样的n值在进入阻带以后衰减更陡峭，更接近理想情况。ε值越小，通带起伏越小，截止频率点衰减的分贝值也越小，但进入阻带后衰减特性变化缓慢。切贝雪夫滤波器与巴特沃斯滤波器进行比较，切贝雪夫滤波器的通带有波纹，过渡带轻陡直，因此，在不允许通带内有纹波的情况下，巴特沃斯型更可取；从相频响应来看，巴特沃斯型要优于切贝雪夫型，通过上面二图比较可以看出，前者的相频响应更接近于直线。 3.2滤波器的参数 实际滤波器的基本参数：理想滤波器是不存在的，在实际滤波器的幅频特性图中，通带和阻带之间应没有严格的界限。在通带和阻带之间存在一个过渡带。在过渡带内的频率成分不会被完全抑制，只会受到不同程度的衰减。当然，希望过渡带越窄越好，也就是希望对通带外的频率成分衰减得越快、越多越好。因此，在设计实际滤波器时，总是通过各种方法使其尽量逼近理想滤波器。 理想滤波器的特性只需用截止频率描述，而实际滤波器的特性曲线无明显的转折点，两截止频率之间的幅频特性也非常数，故需用更多参数来描述。 截止频率fc：幅频特性值等于0.707A0所对应的频率称为滤波器的截止频率。以A0为参考值，0.707A0对应于-3dB点，即相对于A0衰减3dB。若以信号的幅值平方表示信号功率，则所对应的点正好是半功率点。 带宽B和品质因数Q值:上下两截止频率之间的频率范围称为滤波器带宽，或-3dB带宽，单位为Hz。带宽决定着滤波器分离信号中相邻频率成分的能力——频率