高通滤波器设计.docVIP

课程设计(论文)说明书 题 目： 有源高通滤波器 院 （系）： 电子工程与自动化学院 专 业： 电子信息科学与技术 学生姓名： 学 号： 指导老师： 2011年1月19日 摘 要 本课程设计利用巴特沃夫滤波器设计方法设计四阶高通有源滤波器，通过RC电路与NE5532集成运放实现。经过调试，实现课程设计要求。 关键字：高通滤波器，四阶，NE5532，巴特沃夫 目 录 引 言…………………………………………………………………4 1.设计任务及要求…………………………………………………4 2.方案框图…………………………………………………4 3.方案论证和选择………………………………………………4 4.原理图设计…………………………………………………5 4.1理论分析…………………………………………………6 4.2实际电路…………………………………………………7 5.元件及参数的选择……………………………………………………8 5.1 器件的选择………………………………………………………8 5.2 参数的选择……………………………………………………9 6. 电路板的制作………………………………………………………9 6.1绘制原理图…………………………………………………9 6.2制作PCB…………………………………………………10 7. 调试过程…………………………………………………………10 8. 测试结果与分析……………………………………………………10 9.总结与心得…………………………………………………13 参考文献………………………………………………………………14 引 言 本课程设计利用RC网络与运放通过巴特沃夫滤波器设计方法设计四阶高通有源滤波器。 1、设计任务及要求 设计一个高通滤波器 要求： 截止频率fc=100Hz； 增益Av=2； 阻带衰减速率大于等于40dB/10倍频程； 调整并记录滤波器的性能参数及幅频特性。 2、方案框图 图2.1 RC有源滤波总框图 RC网络 在电路中RC网络起着滤波的作用，滤掉不需要的信号，这样在对波形的选取上起着至关重要的作用，通常主要由电阻和电容组成。 2）放大器 电路中运用了同相输入运放，其闭环增益 RVF=1+R4/R3同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大级。 3）反馈网络 将输出信号的一部分或全部通过反馈网络输入端，称为反馈，其中的电路称为反馈网络，反馈网络分为正、负反馈。反馈对滤波器的稳定性有至关重要的作用。 3、方案论证和选择 一个理想的滤波器应在要求的通带内具有均匀而稳定的增益，而在通带以外则具有无穷大的衰减。然而实际的滤波器距此有一定的差异，为此人们采用各种函数来逼近理想滤波器的频率特性。 用运算放大器和RC网络组成的有源滤波器具有许多独特的优点。因为不用电感元件，所以免除了电感所固有的非线性特性、磁场屏蔽、损耗、体积和重量过大等缺点。由于运算放大器的增益和输入电阻高，输入电阻低，所以能提供一定的信号增益和缓冲作用，这种滤波器的频率范围约为3Hz-106KHz，频率精度为+（3-5）%，并可用简单的级联来得到高阶滤波器且调谐也很方便。 滤波器的设计任务是根据给定的技术指标选定电路形式和确定电路的元器件。滤波器等的技术指标有通带和阻带之分，通带指标有通带的边界频率（没有特殊的说明时一般为-3dB截止频率），通带传输系数。阻带指标为带外传输系数的衰减速度（即带沿的陡变）。下面简要介绍设计中的考虑原则。 1）关于滤波器类型的选择 一阶滤波器电路最简单，但带外传输系数衰减慢，一般在对带外衰减性要求不高的场合下选用。无限增益多环反馈型滤波器的特性对参数变化比较敏感，在这点上它不如压控电压源型二阶滤波器。当要求带通滤波器的通带较宽时，可用低通滤波器和高通滤波器合成，这比单纯用带通滤波器要好。 所以本课程设计使用压控电压源型滤波器。 2）级数选择 滤波器的级数主要根据对带外衰减特殊性的要求来确定。每一阶低通或高通电路可获得-6dB每倍频程（-20dB每十倍频程）的衰减，每二阶低通或高通电路可获得-12dB每倍频程（-40dB每十倍频程）的衰减。多级滤波器串接时传输函数总特性的阶数等于各级阶数之和。当要求的带外衰减特性为-mdB每倍频程（或mdB每十倍频程）时，则取级数n应满足n大于等于m/6(或n大于等于m/20)。 由于设计要求阻带衰减速率大于等于40dB/10倍频程，故使用