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XXXX大学本科实验报告题目：有源带通滤波器课程名称：__________________学院（系）：_________________专业：____________________班级：____________________学生姓名：__________________学号：____________________完成日期：__________________成绩：____________________201X年12月20日一、实验目的设计一个有源带通滤波电路.要求:1)信号通过频率范围在100Hz到10kHz之间；2)滤波电路在1kHz的幅频响应必须在±1dB范围内，而且在100HZ至10kHz滤波电路的幅频衰减当在1KHz时值的±3dB范围内；3)在10Hz时幅频衰减应为26dB，而在100kHz时幅频衰减至少为16dB。二、实验原理和内容1)电路组成原理带通滤波器是由低通滤波器和高通滤波器串联组成的，条件是低通滤波器的截止频率ωH大于高通滤波器的截止角频率ωL，两者覆盖的带通就提供了一个带通相应。|A|低通0|A|VO高通（a）0|A|带通0带通滤波器电路构成示意图(b)ωωω低通高通(2)、这是一个带通频率范围约为100Hz—10kHz的带通滤波电路。根据题意，在10Hz时幅频衰减应为26dB，而在100kHz时幅频衰减至少为16dB。因此可以选择一个二阶低通滤波电路的截止频率ƒH=10kHz，一个二阶高通滤波器的截止频率ƒL=100Hz，有源器件采用运放CF412，将这两个滤波电路串联如图(a)所示，就构成了所要求的带通滤波电路。由表可以找到二阶巴尔沃斯滤波器的AVF1=1.586,因此，由两级串联的带通滤波器的带通电压增益（AVF1）2=(1.586)2=2.515,由于所需要的带通增益为0dB，因此在低通滤波器输入部分加了一个由电阻R1、R2组成的分压器。2)元件参数的选择和计算在选用元件时，应当考虑由于原件参数值误差对传递函数存在影响。现规定选择电阻值的容差为1%，电容值的容差为5%。由于每一电路包含若干电阻器和两个电容器，预计实际截止频率可能存在较大的误差（也许是±10%）。为确保在100HZ和10KHz处的衰减不大于3dB。现以额定频率90Hz和11kHz进行设计。前已经指出，在运放电路中的电阻不宜选择过大或太小。一般为几千欧至几十千欧较合适。因此，选择低通滤波电路的电容值为1000pF，对于高通级电路的电容值为0.1μF。然后由式ωc=1/(RC)可计算出精确的电阻值。对于低通级，由于已知C=1000pF和ƒH=11kHz，由式ωc=1/(RC)算得R3=14.47kΩ,现选择标准电阻值R3=14.0kΩ。对于高通级可作同样的计算。由于C=0.1μF和ƒL=90Hz,可以求得R7=R8≈18KΩ。考虑到已知AVF1=1.586，同时尽量要使运放同相输入端和反相输入端对地的直流电阻基本相等，现选择R5=68KΩ，R10=82KΩ,由此计算出R4=(AVF1-1)R5≈39.8KΩ,R9=(AVF1-1)R10≈48KΩ,其容差为1%。设计完成的电路如图（a）所示。信号源νI通过R1和R2进行衰减，它的戴维宁电阻是R1//R2，这个电阻应当等于低通级电阻R3(14KΩ)。因此，有R1R2/(R1+R2)≈R3=14KΩ（1.1）由于整个滤波电路通带增益是电压分压器比值和滤波器部分增益的乘积，且应等于单位增益，故有R2/(R1+R2)*(AVF1)2=R2/(R1+R2)*2.515=1(1.2)联解式（1.1）和（1.2），并选择容差为1%的额定电阻值，得R1=35.7KΩ和R2=23.2KΩ。三、主要仪器设备本实验用Multisim10.0进行仿真。四、实验步骤及操作方法1.在Multisim10.0软件上连好如图所示的电路。2.为确保电路参数满足技术要求，用蒙特卡洛方法，随机地对图示电路元件参数输入信号νI选择20组不同频率输入，在示波器上观察输出信号的频率和振幅，做出带通滤波器的幅频响应曲线。五、实验数据记录和处理（1）实验截图如下所示：（a）:输入50hz,100mv信号时的输出电压幅度(b)输入为10KHZ，100mv信号时输出电压幅度。（c）、输入信号为500HZ、100mv时的波特图如下所示：（2）、实验数据记录：输入信号电压幅度：Vi=100mvƒ/Hz120406080100300500700900VO/mv1.14.919.340.0617696969696VO/Vi0.010.050.20.40.60.76111120lg|v0/vi|/dB-40-26-14-8-4-2.400001k3k5k7k9k10k30k60k80k100k969694908175133.21.81.21110.90.80.750.130.030.020.01000-1-2-2.5-18-30-34-40（3）、带通滤波电路幅频响应波特图由上表所记录和整理的实验数据画出带通滤波器幅频响应波特图如下图所示：ƒ/Hz1100103104105-40-30-20-10010幅频响应曲线20lg|v0/vi|/dB六、实验结果与分析通过Multisim10.0仿真，可以看到带通滤波器的通频带在100HZ到10KHZ之间（1）：当输入的信号的频率在1HZ到100HZ时，当输入频率由高到低变化时，通过示波器可以观察到在输入信号电压值大小不变的情况下，其输出电压幅度逐渐的减小，即输出信号逐渐减弱。有幅频响应波特图可以得到：在10HZ时幅频衰减大约为26Db.(2):改变输入信号的频率，保持其电压幅度不变，当输入信号频率在100HZ到10KHZ时，随着频率的增加，通过示波器可以观测到输出电压幅度基本保持不变，即输出信号没有衰减。由得到的幅频响应波特图可以看到：滤波电路在1KHZ的幅频响应大约在+1dB到-dB范围内，而在100HZ到10KHZ滤波电路的幅频衰减是在1KHZ时值的3dB到-3dB范围。（3）：当输入信号的频率大于10KHZ时，随着输入信号频率的增大，其输出信号电压幅度逐渐减小，当输入频率为100KHZ时，其幅频衰减大约为-35Db。由上分析知，该设计满足滤波电路的技术要求，达到了实验目的。七、实验体会通过这次试验掌握了电子系统仿真软件Multisim的基本使用方法和技巧，复习和巩固了相关理论课的有关知识。在本次电子系统仿真实验中，由最初的选题到相关电路的设计和分析，到电路的仿真和实验结果的分析，遇到了很多问题，通过团队大家的一起努力和协作，最终完成了实验。虽然这次实验的选题相对来说比较简单，操作和分析上没有太大的问题，但通过自己的努力和一步步实验分析，确实收获了很多。九、参考资料1、华中科技大学电子技术课程组，康华光主编.电子技术基础模拟部分（第五版）高等教育出版社20022、清华大学电子教研组编，童诗白，华成英主编.模拟电子技术基础.第三版北京：高等教育出版社，20013、西安交通大学电子学教研室编，沈尚贤主编.电子技术导论.下册.北京：机械工业出版社，1986