二阶带通滤波电路

2014-2015电子电路设计课程说明书学院实验学院专业电子信息工程题目二阶带通滤波器姓名黄玉欢学号13521230日期2015年7月21日指导教师北京工业大学课程设计报告I摘要此次电子技术课程设计包括数电课设和模电课设两部分，需要自己独立地完成设计、Multisim仿真和硬件连接三个环节。模拟电路设计：二阶有源带通滤波器，二阶有源带通滤波器采用经典的RC有源滤波器设计，该设计又称为巴特沃斯滤波器。电路为双电源供电，可完成对于规定中心频率的选择，并保证信号在3db带宽内平稳不失真，且有良好的矩形系数。两个实验均通过了仿真测试和硬件连接测试，基本符合课设的要求。以下是我对两个实验的基本方案、设计原理、元器件的选择、优缺点的比较和仿真结果的介绍。关键词带通滤波器、Multisim仿真北京工业大学课程设计报告IIAbstractThecoursedesignbythedigitalcircuitdesignandanalogcircuitdesigncomposedof，Completeindependencetocompletethedesign，Multisimsimulationandtheexperimentthreelinks。Analogcircuitdesignpart，second-orderactivebandpassfilter，andthroughMultisimsoftwareandoscilloscopesimulationandperformancetesting，Theoutputresistor，thecenterfrequencycoefficientmatrixcircuitconditionsandperformanceuptorequirements.Twoexperimentsweretestedbysimulationandlaboratorysimulationtests，thebasiccompliancetestingrequirements.ThisarticledescribestheResponderandthesecond-orderactiveband-passfilterandthebasicprogramdesignprinciples，componentselection，comparetheadvantagesanddisadvantagesandsimulationtestresults，morecomprehensiveaboutthedesignofthiscoursethecontentofelectronictechnology.KeywordsBandpassfilter、MultisimSimulation北京工业大学课程设计报告III目录1．概述.............................................................................................................................................12．二阶有源带通滤波器的设计、仿真与性能实测.........................................................................21设计内容与要求..............................................................................................................................22方案比较..........................................................................................................................................33总体方案........................................................................................................................................43.1总体方案介绍..........................................................................................................................43.2电路设计原理..........................................................................................................................43.3软件仿真与测试分析..............................................................................................................73.4硬件仿真与测试分析............................................................................................................103.5问题解决与讨论.....................................................................................................................114．结论...........................................................................................................................................125．参考文献....................................................................................................................................126.附录.............................................................................................................................................126.1元器件明细表.........................................................................................................................126.2设计环境与设备清单..............................................................................................................126.3附表..........................................................................................................................................13北京工业大学课程设计报告11．概述本次电子课程设计分为数字电路和模拟电路两部分。模拟电子技术课程设计是在完成模拟电子技术基础理论知识和基本设计性实验的基础上，综合运用有关知识，设计安装和调试自成系统的设计。和数字电子技术课程设计有相同之处，可以共同提高动手能力，加强对知识的理解，并能提高自己在困难面前的解决能力，在参考资料的同时，也为自己以后从事有关工作打下了基础。课程设计是针对某一理论课程的要求，对我们进行综合性实践训练的实践学习环节，可以培养我们运用课程中所学的理论知识与实际紧密结合，独立地解决实际问题的能力。本课程设计介绍的是二阶有源滤波器的设计方法与测试技术，以电路的基本理论为基础，着重介绍电路的设计，装调及性能参数的调试方法。北京工业大学课程设计报告22．二阶有源带通滤波器的设计、仿真与性能实测1设计内容与要求课程设计内容（一）模拟仿真的主要内容交流分析：分析电路的频率特性。交流分析：可以进行幅频特性、相频特性分析直流分析：计算电路的直流工作点，采用直流扫描和参数扫描。非线性电路需要进行多次迭代逼近。暂态分析：在给定的初始状态和输入激励下计算出电路的输出响应。零点极点分析：计算电路中复频域的特征点。实质上是电抗网络中的谐振点分布。还有正弦稳态分析、噪声分析、容差分析、失真分析、温度特性分析等。硬件设计：方案确定后要搭建实际电路，调出要求的功能，并且测出其性能指标进行比对。通过实测结果确认技术性能指标。课程设计要求（二）具体任务以下设计内容及要求中未标注为基本要求的要积极动脑进行扩展。二阶有源带通滤波器的设计、仿真与性能实测。测试参考表格见附录。（1）基本内容根据基本要求完成设计。包括电路形式、元器件参数。进行上机仿真得出幅频特性、相频特性。给出曲线和表格的数据表达方式。写出设计说明书。（2）提高内容前面提到的其他特性仿真。在实验箱或实验板上，用指定型号的运放器(LM358/TLC2262CP/LM741)，按指定的外部引线方式搭接电路供自己调试和实际测评。电路形式，元件参数和内部接线方式不限（3）题测试评价内容中心频率fo=10KHz。3db带宽不小于400Hz，以最接近1Khz为最佳。带内平整度小于1db矩形系数K=幅度降至0.707的带宽与0.1处带宽之比。（注：矩形系数K一般是3dB带宽和40dB带宽的比值，一般取信道滤波器6dB带宽和60dB带宽之比数值越接近1，滤波器的特性越陡峭，选择性越理想；但是过于陡峭边缘的响应会使邻道干扰产生一种噪声，一般单边带通信所要求的实际指标大约为1：2。）北京工业大学课程设计报告3(4)测试条件通带内电路不失真。外加测试信号源内阻50欧姆。电路输出负载10K欧姆。单电源供电12伏。对12V单电源供电和正负6V双电源供电的设计参数进行比较。滤波器通常要求做到下降40db/10倍频程。2方案比较1．方案一：单电源帯通滤波器如图2.2.1图3.2.1单电源帯通滤波器图2.2.1单电源带通滤波器双电源带通滤波器如图2.2.2图2.2.2双电源带通滤波器2．元器件方案：741，LM358J3.仿真工具方案:Multisim12.0输入信号带宽调节输出放大增益Ac分析正电源接地反馈回路输入信号带宽调节放大增益输出Ac分析正电源负电源反馈回路北京工业大学课程设计报告43总体方案3.1总体方案介绍带通滤波器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，注意：要将高通的下限截止频率设置为小于低通的上限截止频率。反之则为带阻滤波器。典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。如图3.1所示。(a)带通滤波器原理框图（b）电路图(c)幅频特性图3.1二阶带通滤波器3.2电路设计原理工作原理：这种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。典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。如图1（a）所示。电路性能参数通带增益北京工业大学课程设