带通滤波器的噪声分析

带通滤波器的噪声分析
带通滤波器的噪声分析

如题所述,本文主要针对二阶带通滤波器进行噪声分析。关键词:二阶高通滤波器热噪声低频噪声散粒噪声宽带噪声一、二阶带通有源滤波器电路简介

已知,有源滤波器一般由集成运放与RC网络构成,它具有体积小、性能稳定等优点,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,故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用。

利用有源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。

如下图示为一二阶带通滤波器电路图

图1

基本电路原理图如上图所示。放大器选择OPA363。图中R、C组成低通网络,C1、R3组成高通网络。

下图为带通滤波器的幅频特性

图2

二阶压控电源带通滤波器就是将低通与高通电路相串联,而构成的带通滤波电路。条件是低通滤波电路的截止脚频率wH大于高通滤波电路的截止角频率wL。因此,上图并不难理解。

设R2=R,R3=2R,则可得带通滤波器的中心角频率W0=1/(RC)。

电路的优点是改变Rf和R1的比例就可改变频宽而不影响中心频率。二、电路噪声分析电路噪声可分为内部噪声与外部噪声。

内部噪声是由电路内部电路元器件其本身固有物理性质所产生的噪声。造成内部噪声的元器件主要有电阻、运算放大器等。

外部噪声是由外界因素对电路中各部分的影响所造成的。一般来说,主要是外界电磁场、接地线不合理和电源等原因造成的。

(一)内部噪声分析

1.热噪声(主要是电阻造成的噪声):在导体中由于带电粒子热骚动而产生的随机噪声。它存在于所有电子器件和传输介质中。它是温度变化的结果,但不受频率变化的影响。热噪声是在所有频谱中以相同的形态分布,它是不能够消除的。

热噪声是杂乱无章的变化电压。一般来说,热噪声决定了电路的噪声基底。实际电阻器一般被等效为一理想无噪声电阻与噪声电压源相串联的电路,或者一理想无噪声电导和噪声电流源相并联。(见下图)

图3

一般选用第一种模型求出Vn,进而计算功率密度谱

进而通过电路补偿来减小噪声。

2.放大器噪声分析

运算放大器采用CMOS工艺,输入噪声电流非常小,可以忽略不计,仅考虑放大器电压噪声的作用。在此情况下,放大器的噪声可以看作是加在同向输入端的一个电压源。

下面对放大器噪声进行具体分析

(1)散粒噪声:由于离散电荷的运动而形成电流所引起的随机噪声。

散粒噪声是半导体的载体密度变化引起的噪声。它是由形成电流的载流子的分散性造成的,在大多数半导体器件中,它是主要的噪声来源。在低频和中频下,散粒噪

声与频率无关(白噪声),高频时,散粒噪声谱变得与频率有关。

实验证明,散粒噪声是一种白噪声。其功率谱谱密度函数为 Psh(f)=2*q *Idc

因此,为减小散粒噪声,流过PN结平均直流电流应越小越好,尤其是放大器的前置级。(2)低频噪声(即1/f噪声):1/f噪声也叫闪烁噪声(flicker noise),是有源器件中载波密度的随机波动而产生的,它会对中心频率信号进行调制,并在中心频率上形成两个边带,降低了振荡器的Q值。

如下图示为OPA363的输入电压噪声密度图。

图4

如图所见,当频率小于10kHz时,放大器输入电压噪声密度随着频率的增加逐渐降低;当频率为10kHz时,输入噪声密度是17nV/Hz;当频率高于10kHz以后,噪声密度图变得很平坦。以10kHz频率为分界线,把频率小于该值的输入电压噪声定义为1 /f 噪声,而频率高于该值的输入电压噪声部分定义为宽带噪声。

通常说来,1/f 噪声的功率谱以 1/f 的速率下降。这就是说,电压谱会以 1/f(1/2 ) 的速率下降。不过实际上,1/f 函数的指数会略有偏差。

对于1/f噪声的计算,一般限定在某一个频率区域内,例如在f1~f2之间,1/f噪声的功率

对于低频(1 /f)噪声部分, 输入电压噪声的数值等于在输入电压下, 频率在0. 1~

10kH z之间的噪声密度曲线的面积。由此可得到下式:

上式用于计算放大器在1/f 噪声区域中频率在f1和f2之间的输入电压噪声大小。(3)高频噪声(宽带噪声):当输入为高频信号时放大器产生的噪声。

又图4可看出高频区对应的宽带噪声密度很平坦,也就是说其输入电压噪声相对稳定。因此对于曲线的这部分区域, 噪声可以由下式计算:

上式中,end为频率为10kHz时的输入电压噪声,如果放大器在10kHz频率下的电压噪声为17nV,则

(二)外部噪声 1.电力线噪声

2.电气设备噪声:电气设备工作必然产生工频电磁场,会对仪器产生一个附加耦合电场或磁场。 3.射频噪声:主要是无线电通信使到处都充满了无线电波,导线会充当天线接收噪声信号,

对输入或输出信号产生干扰。

4.雷电:大气层的电离作用产生的雷电等气候现象引起设备空间电位变化而产生噪声。 5.静电噪声:由于人体或工具器械积存的静电,当它们与设备接触时产生的噪声。 6.天体噪声:由于太阳或其他恒星辐射的电磁波而产生的噪声。 7.地电位差噪声

对于外部噪声的解决方法,不外乎屏蔽,滤波,接地,隔离等几种。 1和2产生的电磁干扰频率较低,此时的屏蔽效果不是很好,可以选择高通滤波来解决,但仪器本身为一带通滤波器,故可以忽略1,2的干扰。

射频噪声的影响较为显著,此时可以在仪器外部加装屏蔽壳来防止无线电波对仪器的影响。对于雷电引起的噪声,需要注意接地,以及避雷设施的安装。

静电噪声,在人为接触仪器时,做好人体或工具器械积存的静电放电。天体噪声,一般远远超出检测系统的频带范围。

对于地电位差噪声的解决办法,主要是需要注意接地是共地的问题。三、小结

电路噪声对仪器影响有时会非常显著,要时刻注意在设计电路时对噪声的解决。选用器件是一个很重要的问题,例如uA741与OP27相比,明显uA741的噪声要远大于OP27;金属膜电阻也要远远优于碳膜电阻。

电路内部噪声一般选择用软件方法进行解决,也就是补偿计算,之后进行补偿。而外部噪声则应用屏蔽,隔离,滤波等外加设备进行消除。

噪声是一个很深刻的课题,之上只是我们小组对电路噪声的一些小小的理解,王老师提出宝贵意见。

- 高氯酸对阿胶进行湿法消化后, 用导数火焰原子吸收光谱技术测定阿胶中的铜、“中药三大宝, 人参、鹿茸和阿胶。”阿胶的药用已有两千多年的悠久历史历代宫①马作峰论疲劳源于肝脏[J].广西中医药,2008,31(1):31.①史丽萍马东明, 解丽芳等力竭性运动对小鼠肝脏超微结构及肝糖原、肌糖元含量的影响[J]. 辽宁中医杂志①王辉武吴行明邓开蓉《内经》“肝者罢极之本”的临床价值[J] . 成都中医药大学学报,1997,20(2):9.①杨维益陈家旭王天芳等运动性疲劳与中医肝脏的关系[J].北京中医药大学学报. 1996,19(1):8.1 运动性疲劳与肝脏①张俊明“高效强力饮”增强运动机能的临床[J].中国运动医学杂志,1989,():10117 种水解蛋白氨基酸。总含量在56.73%~82.03%。霍光华②采用硝酸硫酸消化法和18():372-374.1995,206.②林华吕国枫官德正等. 衰竭运动小鼠肝损伤的实验性J].天津体育学院党报, 1994,9(4):9-11.②凌家杰肝与运动性疲劳关系浅谈[J].湖南中医学院学报.2003,()31.②凌家杰肝与运动性疲劳关系浅谈[J].湖南中医学院学报2003,():1.②谢敏豪等训练结合用中药补剂强力宝对小鼠游泳耐力与肌肉和肝Gn, LDH 和MDH 的影响[J].中国运动医学杂②杨维益陈家旭王天芳等运动性疲劳与中医肝脏的关系[J].北京中医药大学学报. 1996,19(1):8.2.1中药复方2.2 单味药33 阿胶和复方阿胶浆③常世和等参宝片对机体机能影响的[J].中国运动医学杂志,991,10():49.③聂晓莉,李晓勇等慢性疲劳大鼠模型的建立及其对肝功能的影响[J]. 热带医学杂志,2007,7(4):323-325.3.1 概述3.2 关于阿胶和复方阿胶浆医疗保健作用的3.2.1 营养成分和评价3.2.2 阿胶的药理作用3.2.3 阿胶的临床应用④ Xie MH, etal.Effec ts of Hong ji ng tia n she u" on eprodu ctive xis fu nction and ex ercise capaci ties n men. The5⑤周志宏等.补肾益元方对运动小鼠抗疲劳能力的影响[J].中国运动医学杂志,001,20():83-84202-204.5`"Inte rnatio nalCou rseand Confer enceon Physio logica lChemi str and Natr ition of exe rcise and tr aining (Abst ract)6⑥杨维益等.中药复方“体复康”对运动性疲劳大鼠血乳酸、p 一内啡肤、亮氨酸及强啡肤l-13 影响的实验研⑥。仙灵口服液可提高机体运动能力,加速运动后血乳酸的消除。F3 口服液能调整PCO2⑧孙晓波等.鹿茸精强壮作用的[J].中药药理与临床,1987,():11.⑨于庆海等.高山红景天抗不良刺激的药理[J].中药药理与临床,1995,():83.⑩牛锐.淫羊藿炮制前后对小鼠血浆睾丸酮及附近性器官的影响[J].中国中药杂志,1989,14(9):18.P<0.01),其他肝功能相关指标未见异常(P> 0.05) 。肝脏是动物机体重要脏器之一,Pi,同疲),肝主筋,人之运动皆由于筋,故为罢极之本”。人体肝脏的功能活动也必阿胶, 味甘性平入肺、肝、肾经, 具有补血止血、滋阴润肺的功效。《神农本阿胶又称驴皮胶为马科动物驴的皮去毛后熬制而成的胶块是中国医药宝库中阿胶、熟地配伍能使补而不滋腻, 共奏益气补血之功, 主要治疗各种原因导致的气血阿胶对细有促进作用;提示阿胶能提高机体免疫功能。另外阿胶具阿胶具有很好的止血作用,常用来治疗阴虚火旺、血脉受伤造成的出血。比如,阿胶能治疗缺铁性贫血,再生障碍性贫血等贫血症状,阿胶对血小板减少,白细阿胶是一类明胶蛋白,经水解分离得到多种氨基酸,阿胶具有很多的药理作用和阿胶又称驴皮胶, 为马科动物驴的皮去毛后熬制而成的胶块。中药界有句口头禅阿胶中的营养成分比较多,主要有蛋白质、多肽、氨基酸、金属元素、硫酸皮肤。把阿胶应用于运动员或人群中的实践应用性,具有很大的潜力和市场前景,白血病、鼻咽癌、食道癌、肺癌、乳腺癌等。阿胶不温不燥,老少皆宜,一年四季均伴随现代竞技体育的强度越来越大,运动员在大运动量训练后出现的各种疲劳征象,胞减少等症也具有效果明显效果;另外,经配伍,阿胶可用来治疗多种出血症。医学保健作用,阿胶具有耐缺氧、耐寒冷、抗疲劳和增强免疫功能作用;同时,阿胶具有本文的目的意义有以下两个方面:一是通过阿胶的抗疲劳能力,来进一

本以运动性疲劳相关症状明显的篮球运动员为对象,以谷丙转氨酶、谷表明,阿胶还用于治疗妊娠期胎动不安,先兆流产习惯性流产等。对于月经病步了解运动员服用阿胶以后,不但能够使男女运动员的谷草转氨酶含量水平、谷丙转参促进人体对糖原和三磷酸腺苷等能源物质的合理利用, 并使剧烈运动时产生的乳草经》将其列为上品。《本草纲目》载阿胶“疗吐血衄血血淋尿血, 肠风下痢, 女草转氨酶、谷酰转肽酶、总胆红素、白蛋白和白蛋白球蛋白含量水平为测定指标,产生运动。从中医学的观点来看,筋就是聚集在一起的肌肉束,膜是筋的延长和扩布;常所说的肌腱和韧带等器官,韧带和肌腱坚韧有力。通过韧带和肌腱伸缩牵拉骨骼肌充在筋”, 也就说明了筋的功能受到肝脏的调节, 所以, 医家大多从筋与肝相关的角除运动后的疲劳, 已经成为运动医学领域的热点而中医药在改善、消除运动性促进肌肉和肝脏有氧氧化能力的作用③。红景天圣露能促进机体运动后的恢复和消除促进血液凝固和抗贫血作用,有提高血红蛋白红细胞,白细胞和血小板的作用。到影响。的变化, 主要表现为部分肝细胞破裂, 内容物进入窦状隙, 未受损的肝细胞糖原明的核心问题之一也是运动训练学所要克服的核心问题之一, 疲劳是机体的一的滋补类药品;因始产于聊城东阿,故名阿胶,距今已有两千多年的生产历史;最早低分子肽含量分别是5%~45、10.97%~13.18% 。霍光华③采用标准水解法和氨基低运动后血清尿素氮含量;加速体内尿素氮及血乳酸的清除速率;提高小鼠的游泳点、“肝之合筋”的观点、“肝者其充在筋”的观点、“食气入胃散精于肝淫气于动领域的广泛应用。动性疲劳关系最为密切者当首推肝脏。动性疲劳后机体恢复作用和机制的十分活跃。动员和贮备,以及机体对运动刺激的适应和运动后的疲劳的恢复起到重要的促进作用度阐述肝与疲劳的关系, 其实肝尚可通过脏腑气血等多个途径影响疲劳感的产生和度的DS 标准液, 加适量天青Ⅰ试液, 36nm 处测定吸收值建立工作曲线回归方程。对于运动产生的机理, 中医学解释比较通俗易懂, 即:韧带和肌腱的伸缩牵拉骨对运动性疲劳的多集中于中枢疲劳与外周肌肉疲劳,而较少涉及肝脏实质器而略于补立法,以健脾保肝、补中益气组方的确是防治运动性疲劳的一条新思新。故发挥和延缓运动性疲劳的产生都能起积极而有效的作用。总之体力和脑力的产生均复的适应能力②。复方阿胶浆是由阿胶、红参、党参、熟地、山楂等药组成, 主入肝、脾两经。方肝,人动血运于经”的论述。明确指出运动能力与肝和血密切相关。这种“动则血肝脾同处于中心位置,共同掌管着气化的职责,所以运动性疲劳的气虚神乏大多是由肝损害可导致动物运动能力下降, 也有大量实验观察了急性力竭疲劳对动物肝脏的肝糖原、肌糖元含量下降, 其程度随着衰竭运动次数增加而增加。林华等②通过对衰肝有关,由此可以推测神经递质、激素的释放等生理活动均同肝脏有密切关系。再者肝与筋的关系非常密切,在许多著作中都阐述了这一观点。如“肝主筋”的观肝脏对内分泌具有促进作用。中医认为,胆汁的分泌、女子的排卵、男子的排精均主藏血、主筋,为“罴极之本”,有储藏营血与调节血量的作用是提供运动所肝主疏泄,调畅气机,对气血津液的生成、输布和代谢有着重要意义。就运动生高山红景天在疲劳情况下能提高机体持续工作的时间,维持血压、心率的正常水高小鼠肝糖原的储备量;降低运动后血清尿素氮含量;加速体内尿素氮及血乳酸的骼肌产生运动。《素问?六节藏象论》曰:“肝者罢极之本魂之居也, 其华在爪其个特别复杂的生理生化过程。总的说来,疲劳可分为生理疲劳和心理疲劳。 1982工作能力的作用①。强力宝能促进肌肉和肝脏有氧氧化能力的作用②。参宝片也能具有官的疲劳。肝脏作为人体重要的脏器,与运动性疲劳的关系极为密切。国际运动医学协会主席普罗科朴(Pol o1Capu r) 认为运动性疲劳问题是运动医学过度的训练、残酷的比赛引起的缺氧、强应激反应会导致机体的神经内分泌系统、心过去一段时间,抗运动性疲劳传统上单纯采用补的模式现在,中医药抗疲劳出还认为“食气入胃,全赖肝木之气以疏泄之,而水谷乃化,气血方得以运生”,说明和血虚者,如服用阿胶补益,也具有良好的效果。临床上充分发挥阿胶的养血、补血、恢复正常,促进酸碱平衡的恢复,减少碱性物质的消耗⑦。机体的血量增加以便增加通气血流比值。肝内所贮存的血液就会更多的向机体全身肌腱和韧带等器官的力量。筋和筋膜向内连着五脏六腑,肝将脾输送来的精微之气浸、涉水等劳动或运动都称为“劳”, 而竞技体育由于其具有大运动量、高强度的加⑧。剑, 便无踪无影。阿娇日日夜夜在狮耳山、狼溪河附近狩猎。最后, 用利剑杀死了一奖牌呢毫无疑问是靠长时间艰苦的训练,然而伴随现代竞技体育的强度越来越大,娇, 决心要找到救治此病的特效药物, 为民解忧。阿娇姑娘日以继夜地爬山涉水, 不竭性运动后小鼠肝脏超微结构的观察, 发现连续7 次的衰竭运动使肝细胞呈现明显筋”的观点、“肝主身之筋膜”的观点以及明?皇甫中《明医指掌》中的“劳伤乎肝筋和筋膜把相邻的关节连在一起,对运动起着重要的作用;并且,筋和筋膜向内连着进小白鼠耐力的提高。经论》有“肝藏血”的观点,另外,在《素问?五脏生成论》里,也有“人卧血归于景天圣露、补肾益元方、体复康、仙灵口服液及F3 口服液等。复方阿胶浆能显著提究[J].北京中医药大学学报,1997,20():37-40.具有多种代谢功能。血清谷草转氨酶、谷丙转氨酶升高在一定程度上反映了肝细胞的亢不抑就会能协调精神、情趣和意志使情绪稳定思维敏捷对运动技术水平的充分抗运动性疲劳的单味药主要有鹿茸、高山红景天、人参、淫羊藿和花粉等。实验抗运动性疲劳的中药复方主要有复方阿胶浆、高效强力饮、强力宝、参宝片、红可用,是强身健体的滋补佳品。阿胶中富含蛋白质降解成分,通过补血起到滋润皮肤劳感。”运动性疲劳属中医“劳倦”范畴, 中医将劳力、劳役、强力举重、持重远行、劳模型组大鼠血清谷草转氨酶、谷丙转氨酶在此期间出现明显升高(P<0.05 或理而言如果肝脏的疏泄功能正常就会使骨骼和肌肉强壮有力;如果气机调畅那么力劳动时的疲劳②, 并有效减少相同体力劳动下的出汗量等作用。两虚证, 通过补充和调节人体血液的贮备量而发挥抗疲劳的作用。药理实验亦证实人量方法表明, 阿胶水溶液(Mu rphy 法与其经Gor nall 双缩脲和Lowry酚试剂反量水平。从而证实阿胶能提高运动员的抗运动性疲劳的能力。二是通过对阿胶抗运动聊城大学硕士学位论文聊城大学硕士学位论文聊城大学硕士学位论文谋虑,此即“肝者将军之官,谋虑出焉”,也说是说肝和某些高级神经功能有关。()年的第届国际运动生物化学会议将疲劳定义为“机体生理过程不能持续其机能在疲劳方面的作用日益突出。近年来,在我国运动医学界,对中医药提高体能和促进运品将会更加得到世人的瞩目,其经济效益不可估量。平,红景天制剂适用于体育运动、航空航天、军事医学等各种特殊环境条件下从事特清除速率;提高小鼠的游泳时间。高效强力饮能提高心脏的搏出量从而具有提高心脏然而近年来中医肝和运动与疲劳的关系越来越受到关注, 目前很多实验已证明人们为了纪念阿娇姑娘恩德就将驴皮膏叫做“阿胶”。①人血痛经水不调, 子, 崩中带下, 胎前产后诸疾。”现代表明, 阿胶含明胶认识运动性疲劳对肝脏的影响及判定指标、肝脏与运动性疲劳消除等方面的关若过度疲劳损伤了肝脏那么肌腱和韧带必将非常疲乏而不能收持自如运动就会受赛场是证明运动健儿的运动能力及其为国争光的最好场所。运动员靠什么去夺取伤。升高骨髓造血细胞、白细胞、红细胞和血红蛋白,促进骨髓造血功能,迅速恢复失血时间。疏泄功能失常那么五脏气机也就紧接着发生紊乱因此有者认为五脏之中与疏于补。肝以其“主藏血”的生理功能对全身脏腑组织起营养调节作用提供运动所输送;当运动结束或安静休息时机体内剩余的血液就回输送回肝脏。所以,《素问?调鼠肝脏超微结构及肝糖原、肌糖元含量的影响发现力竭运动对肝脏超微结构有损伤素和生物酸等。阿胶中蛋白质的含量为60%~80%左右樊绘曾③等通过四种蛋白质定洗脱使游离生物酸吸附在活性炭上。酸高氯酸混酸消化中药阿胶, 采用火焰原子吸收法测定其中的铜。王朝晖④等用硝酸酸转化为丙酮酸进入三羧酸循环, 为机体提供更多的能量, 因而人参可起到减轻酸自动仪测定不同炮制方法所得四种阿胶炮制品中各种氨基酸的含量, 均含有随着的进行和成果的问世,阿胶将会得到国内外运动员的青睐。阿胶这种产损伤程度,表明慢性疲劳可引起肝细胞物质代谢功能持续紊乱, 最终导致肝功能损调节疲劳程度的轻重①。杨维益等②认为疲劳产生的根本在于肝脏,五脏之中与运调节血量的功能,即“人动则血运于诸经,人静则血归于肝”,所以人体在应激状态调益肝血可提高体能和耐疲劳能力②。廷并将其作为“圣药”专享。关于阿胶药名的由来, 还有一则动人的传说。据说很早吃饱喝足的小黑驴。她遵照老翁的嘱咐将驴皮熬成膏用膏治好了许多吐血病人。吐血、尿血、痔疮出血等,适当配伍温经散寒药物还可以治疗虚寒性胃溃疡出血。为“圣药”专享。动物实验结果显示复方阿胶浆能显著提高小鼠肝糖原的储备量;降文献综述五脏六腑,是关节运动的重要功能结构人的运动主要是来自筋的力量,也就是来自系,才能提供解决的办法。肝脏与运动性疲劳关系密切。在运动性疲劳发生时,肝脏下,肝脏对血液的调节可保证心脏、大脑及肾脏等重要脏器的血液的供应。()肝主显减少。聂晓莉等③通过慢性疲劳大鼠模型的建立发现,与正常对照组比较, 慢性疲显性激素样作用,因为鹿茸乙醇提取物不能使去势小鼠和大鼠的前列腺和精囊重量增现了一种新的模式,那就是以“理气扶正”、“理血扶正”为原则组方,以疏为补或寓谢,增强细胞能量代谢和提高体细胞免疫功能⑤。体复康对机体在运动过程中能量的锌、锰含量。樊绘曾⑤通过降解驴皮蛋白聚糖分离获得硫酸皮肤素(DS, 并用不同浓性疲劳能力的,更好的促进阿胶产品的开发和以及进一步促进阿胶产品在运性贫血的红细胞。须赖之于肝气的升发鼓舞,肝脏对气机的疏通调畅作用论据有三()肝藏血,具有需的能量来源。《内经》载:“肝者,罢极之本”,王冰注:“运作劳甚者谓之罢(音需能量物质的重要来源。能保证运动过程中血液的正常循环。当机体在运动时,运动血不滞不瘀有利于体内血液的循环和运动所需能源物质的补充;如果肝气升发而不血管系统等功能失调及免疫功能下降进而影响运动员比赛成绩的发挥。如何尽快消血脉和顺、经络通利可濡润肌腱和韧带,让关节润滑流利、屈伸有力自如,同时气训练身心接近极限的考验, 所以运动性疲劳可以看作一种对机体消耗更大的“劳”。严重制约着运动员运动水平的提高。阿胶的抗疲劳能力就具有举足轻重的意义。药三宝”之一。阿胶也称作驴皮胶、付致胶,具有明显的补血健身效果,自北魏或更要治好吐血之症, 非食狮耳山的草, 饮狼溪河水的黑驴皮膏不可。”说完赠她一把利一特定水平上和或不能维持预定的运动。”而心理疲劳是指: “运动员或体育锻炼以气血为物质基础,以经络为通道,通过五脏功能的协调而实现。反之如果肝脏的以前, 山东省东阿县一带流行一种吐血而死的不治之症。当地一位心地善良的姑娘阿益气的作用,可以用来调治多种老年性疾病;中医临床上常用阿胶配以其他药物治疗因此,用科学而有效的手段予以消除运动性疲劳显得十分紧迫和必要。淫濡润在肌腱和韧带上,让关节润滑流利、屈伸有力自如故有“肝主运动”的说法①。淫羊藿具有明显的促性机能作用。并明显促进辜丸组织增生及分泌⑩。花粉能促影响。史丽萍等①通过跑台运动建立小鼠急性力竭运动疲劳模型, 观察力竭运动对小应后的吸收光谱特征皆与参比明胶相同此外, 李丽④等采用二硫酸钾碱性氧化- 紫应于筋极”的观点。这些观点说明了肝和筋的关系非常密切。其实,筋也就是我们平泳和跑动时间。用于抗运动性疲劳的中药大多为复方,也有单味药和提取成分。有耐缺血、耐寒、抗疲劳和抗辐射的能力。于“无邪病在元气之虚。”以“精气夺则虚”为基本病理。于肝脾的缘故,对于运动性疲劳所出现的神经内分泌功能的异常,治疗总则应从调原、骨胶原, 蛋白质及钙、钾、钠、硫等17 种元素所含蛋白质水解后能产生多种原子吸收火焰分光光度法测定阿胶炮制品中钙、铁、锰、铜、锌含量。董顺玲③以硝越来越多的人用阿胶强身健体,美容养颜。运动性疲劳,从而具有提高运动能的作用④。补肾益元方具有改善骨骼肌自由基代运动性疲劳关系较密切者应当首先是肝脏疲劳产生的根本在肝①。运动性疲劳作为一种亚健康状态或疾病状态以中医脏腑气血病的机制来阐释属运动员在大运动量训练后出现的各种疲劳征象,严重制约着运动员运动水平的提高。运用实验法来阿胶对篮球运动员抗运动性疲劳能力的影响。运于经静则血归于肝”的调节能力从一个方面反映了运动员对运动训练和疲劳后恢载于《神农本草经》。阿胶是我国的一种名贵中药,有补血“圣药”之称,也是“中早即成为朝廷的珍贵贡品。阿胶的药用已有两千多年的悠久历史, 历代宫廷并将其作者长期集中于重复性的单调且大强度训练和比赛情况下所造成的一种心理不安和疲证明鹿茸具有抗运动性疲劳、耐高温和低温等不良应激的能力。有报道显示鹿茸无明知疲劳地寻找。一日他在山涧歇息时偶遇一位银须白发的老翁。老翁告诉她“若志,198,():211.质、氨基酸、钙等,能改善血钙平衡,促进红细胞的生成。阿胶直接作用于造血链,中医临床上主要用阿胶治疗因血虚引起的病症。随着人们生活质量的提高,民间中医学认为,阿胶性味甘、平,有滋阴补血的功效。据,阿胶含有多种蛋白中主药红参大补元气, 益血生津;阿胶、熟地补血滋阴;山楂性偏温, 能行气血, 与种工作的人员的健康保持⑨。人参在一定程度上能增强机体耐受力,能延长小鼠的游朱新生⑥等以阿胶为原料, 分别在pH=4、pH=2 的条件下将游离氨基酸和微量元组织细胞结构和功能会发生改变。不同强度的运动对肝脏的影响是不同的。

带通带阻数字滤波器

以下两个滤波器都是切比雪夫I型数字滤波器,不是巴特沃尔滤波器,请使用者注意! 1.带通滤波器 function y=bandp(x,f1,f3,fsl,fsh,rp,rs,Fs) %带通滤波 %使用注意事项:通带或阻带的截止频率与采样率的选取范围是不能超过采样率的一半%即,f1,f3,fs1,fsh,的值小于Fs/2 %x:需要带通滤波的序列 % f 1:通带左边界 % f 3:通带右边界 % fs1:衰减截止左边界 % fsh:衰变截止右边界 %rp:边带区衰减DB数设置 %rs:截止区衰减DB数设置 %FS:序列x的采样频率 % f1=300;f3=500;%通带截止频率上下限 % fsl=200;fsh=600;%阻带截止频率上下限 % rp=0.1;rs=30;%通带边衰减DB值和阻带边衰减DB值 % Fs=2000;%采样率 % wp1=2*pi*f1/Fs; wp3=2*pi*f3/Fs; wsl=2*pi*fsl/Fs; wsh=2*pi*fsh/Fs; wp=[wp1 wp3]; ws=[wsl wsh]; % % 设计切比雪夫滤波器; [n,wn]=cheb1ord(ws/pi,wp/pi,rp,rs);

[bz1,az1]=cheby1(n,rp,wp/pi); %查看设计滤波器的曲线 [h,w]=freqz(bz1,az1,256,Fs); h=20*log10(abs(h)); figure;plot(w,h);title('所设计滤波器的通带曲线');grid on; y=filter(bz1,az1,x); end 带通滤波器使用例子 %-------------- %带通滤波器测试程序 fs=2000; t=(1:fs)/fs; ff1=100; ff2=400; ff3=700; x=sin(2*pi*ff1*t)+sin(2*pi*ff2*t)+sin(2*pi*ff3*t); figure; subplot(211);plot(t,x); subplot(212);hua_fft(x,fs,1); % y=filter(bz1,az1,x); y=bandp(x,300,500,200,600,0.1,30,fs); figure; subplot(211);plot(t,y); subplot(212);hua_fft(y,fs,1); %调用到的hua_fft()函数代码如下 function hua_fft(y,fs,style,varargin) %当style=1,画幅值谱;当style=2,画功率谱;当style=其他的,那么花幅值谱和功率谱

二阶带通滤波器课程设计.

一、制作一个1000Hz 的正弦波产生电路: 图1.1 正弦波产生电路 1.1 RC 桥式振荡电路 RC 桥式振荡电路如图(1.1)所示。这个电路由两部分组成,即放大电路和选频网络。其中,R1、C1和R2、C2为串、并联选频网络,接于运算放大器的输出与同相输入端之间,构成正反馈,以产生正弦自激振荡。R3、W R 及R4组成负反馈网络,调节W R 可改变负反馈的反馈系数,从而调节放大的电压增益,使电压增益满足振荡的幅度条件。RC 串并联网络与负反馈中的R3、W R 刚好组成一个四臂电桥,电桥的对角线顶点接到放大器A1的两个输入端,桥式振荡电路的名称即由此得来。 分析RC 串并联网络的选频特性,根椐正弦波振荡电路的振幅平衡条件,选择合适的放大指标,构成一个完整的振荡电路。 1.2 振荡电路的传递函数 由图(1.1)有 1111 Z R sC =+,2 2222 1Z 1R R C sC =+=2221R sC R + 其中,1Z 、2Z 分别为图1.1中RC 串、并联网络的阻值。 得到输入与输出的传递函数: F ν(s)= 21 2 1212221121()1 sR C R R C C s R C R C R C s ++++ =12 21122111212 11111()s R C s s R C R C R C R R C C ++++ (1.1) 由式(1.1)得 21212 R R 1 C C =ω 2 1210R R 1 C C = ?ω

取1R =2R =16k Ω,12C C ==0.01μF ,则有 1.3 振荡电路分析 就实际的频率而言,可用s j ω=替换,在0ωω=时,经RC 选频网络传输到运放同相端的电压与1o U 同相,这样,放大电路和由Z1和Z2组成的反馈网络刚好形成正反馈系统,可以满足相位平衡条件。 12 2 11221212 ()12v j C R F j j C R j C R C C R R ωωωωω= ++- (1.2) 令2 12101R R C C = ω,且R R R C C C ====2121,,则式(1.2)变为 ) (31 )(00ω ωωωω-+= j j F v (1.3) 由此可得RC 串并联选频网络的幅频响应 2 002)( 31ω ωωω-+= V F (1.4) 相频响应 3 )( arctan 0ω ωωω?--=f (1.5) 由此可知,当 2 12101R R C C = =ωω,或CR f f π21 0= = 时,幅频响应的幅度为最大,即 而相频响应的相位角为零,即 这说明,当2 12101R R C C = =ωω时,输出的电压的幅度最大(当输入电压的幅 度一定,而频率可调时),并且输出电压时输入电压的1/3,同时输出电压与输入

带通滤波器的设计

目录 一.设计概述 二.设计任务及要求 2.1 设计任务 2.2 设计要求 三.设计方案 3.1设计结构 3.2元件参数的理论推导 3.3仿真电路构建 3.4仿真电路分析四.所用器件 五.实验结果 5.1 实验数据记录 5.2 实验数据分析六.实验总结 6.1 遇到的主要问题 6.2 解决问题的措施 6.3 实验反思与收获 附图 参考文献

一.设计概述 根据允许的通过的频率范围,可以将滤波器分为低通滤波器,高通滤波器,带通滤波器和带阻滤波器4种。其中,带通滤波器是指允许某一频率范围内的频率分量通过,其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器。 在滤波器中,信号能够通过的范围成为通频带或通带,信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围成为阻带,通带和阻带之间的界限称为截止频率。对于一个理想的带通滤波器,通带范围内则完全平坦,对传输信号基本没有增益的衰减作用,其次,通带之外的所有频率均能被完全衰减掉,通带和阻带之间存在一定的过渡带。 在带通滤波器的实际设计过程中,主要参数包括中心频率f0,频带宽度BW,上限截止频率fH和下限截止频率fL。一般情况下,为使滤波器在任意频段都具有良好的频率分辨能力,可采用固定带宽带通滤波器(如收音机的选频)。所选带宽越窄,则频率选择能力越高。但为了覆盖所要检测的整个频率范围,所需要的滤波器数量就很大。因此,在很多场合,固定带宽带通滤波器不一定做成固定中心频率的,而是利用一个参考信号,使滤波器中心频率跟随参考信号的频率而变化,其中,参考信号是由信号发生器提供的。上述可便中心频率的固定带宽带通滤波器,经常用于滤波和扫描跟踪滤波应用中。 二.设计任务及要求 1)设计任务 带通滤波器的设计方案有很多,本实验将采用高通滤波器和低通滤波器级联的设计方案实现一个带通滤波器,通过多级反馈,减少干扰信号对滤波器的影响。为了检测滤波电路的通带特性,设计一个带宽检测电路,通过发光二极管的亮灭近似检测电路的带宽范围。 设计要求 2)设计要求 (1)性能指标要求 1.输入信号:有效值为1V的电压信号。 2.输出信号中心频率f0通过开关切换,分别为500Hz 1.5KHz 3KHz 10KHz 误差10%。 3.带通滤波器带宽BW

matlab程序之——滤波器(带通-带阻)教学内容

m a t l a b程序之——滤波器(带通-带阻)

matlab程序之——滤波器(带通,带阻) 以下两个滤波器都是切比雪夫I型数字滤波器,不是巴特沃尔滤波器,请使用者注意! 1.带通滤波器 function y=bandp(x,f1,f3,fsl,fsh,rp,rs,Fs) %带通滤波 %使用注意事项:通带或阻带的截止频率与采样率的选取范围是不能超过采样率的一半 %即,f1,f3,fs1,fsh,的值小于 Fs/2 %x:需要带通滤波的序列 % f 1:通带左边界 % f 3:通带右边界 % fs1:衰减截止左边界 % fsh:衰变截止右边界 %rp:边带区衰减DB数设置 %rs:截止区衰减DB数设置 %FS:序列x的采样频率 % f1=300;f3=500;%通带截止频率上下限 % fsl=200;fsh=600;%阻带截止频率上下限 % rp=0.1;rs=30;%通带边衰减DB值和阻带边衰减DB值 % Fs=2000;%采样率 % wp1=2*pi*f1/Fs; wp3=2*pi*f3/Fs; wsl=2*pi*fsl/Fs; wsh=2*pi*fsh/Fs; wp=[wp1 wp3]; ws=[wsl wsh]; % % 设计切比雪夫滤波器; [n,wn]=cheb1ord(ws/pi,wp/pi,rp,rs); [bz1,az1]=cheby1(n,rp,wp/pi); %查看设计滤波器的曲线 [h,w]=freqz(bz1,az1,256,Fs); h=20*log10(abs(h));

figure;plot(w,h);title('所设计滤波器的通带曲线');grid on; y=filter(bz1,az1,x); end 带通滤波器使用例子 %-------------- %带通滤波器测试程序 fs=2000; t=(1:fs)/fs; ff1=100; ff2=400; ff3=700; x=sin(2*pi*ff1*t)+sin(2*pi*ff2*t)+sin(2*pi*ff3*t); figure; subplot(211);plot(t,x); subplot(212);hua_fft(x,fs,1); % y=filter(bz1,az1,x); y=bandp(x,300,500,200,600,0.1,30,fs); figure; subplot(211);plot(t,y); subplot(212);hua_fft(y,fs,1); %调用到的hua_fft()函数代码如下 function hua_fft(y,fs,style,varargin) %当style=1,画幅值谱;当style=2,画功率谱;当style=其他的,那么花幅值谱和功率谱 %当style=1时,还可以多输入2个可选参数 %可选输入参数是用来控制需要查看的频率段的 %第一个是需要查看的频率段起点 %第二个是需要查看的频率段的终点 %其他style不具备可选输入参数,如果输入发生位置错误 nfft= 2^nextpow2(length(y));%找出大于y的个数的最大的2的指数值(自动进算最佳FFT步长nfft) %nfft=1024;%人为设置FFT的步长nfft y=y-mean(y);%去除直流分量 y_ft=fft(y,nfft);%对y信号进行DFT,得到频率的幅值分布 y_p=y_ft.*conj(y_ft)/nfft;%conj()函数是求y函数的共轭复数,实数的共轭复数是他本身。

带通滤波电路设计

带通滤波电路设计一.设计要求 (1)信号通过频率范围 f 在100 Hz至10 kHz之间; (2)滤波电路在 1 kHz 电路的幅频衰减应当在 的幅频响应必须在± 1 kHz 时值的± 3 dB 1 dB 范围内,而在 范围内; 100 Hz至10 kHz滤波 (3)在10 Hz时幅频衰减应为26 dB ,而在100 kHz时幅频衰减应至少为16 dB 。 二.电路组成原理 由图( 1)所示带通滤波电路的幅频响应与高通、低通滤波电路的幅频响应进行比较, 不难发现低通与高通滤波电路相串联如图(2),可以构成带通滤波电路,条件是低通滤波电路的截止角频率 W H大于高通电路的截止角频率 W L,两者覆盖的通带就提供了一个带通响应。 V I V O 低通高通 图( 1) 1 W H低通截止角频率 R1C1 1 W L高通截止角频率 R2C2 必须满足W L

│A│ O │A│ O │A│ O 低通 W w H 高通 W w L 带通 W W w L H 图( 2) 三.电路方案的选择 参照教材 10.3.3 有源带通滤波电路的设计。这是一个通带频率范围为100HZ-10KHZ的带通滤波电路,在通带内我们设计为单位增益。根据题意,在频率低端f=10HZ 时,幅频响应至少衰减 26dB。在频率高端 f=100KHZ 时,幅频响应要求衰减不小于16dB。因此可以选择一个二阶高通滤波电路的截止频率fH=10KHZ,一个二阶低通滤波电路的fL=100HZ,有源器件仍选择运放 LF142,将这两个滤波电路串联如图所示,就构成了所要求的带通滤波电路。 由教材巴特沃斯低通、高通电路阶数n 与增益的关系知 A vf1 =1.586 ,因此,由两级串联的带通滤波电路的通带电压增益(Avf1 ) 2=( 1.586 )2=2.515, 由于所需要的通带增益为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。

(整理)带通滤波器设计

实验八 有源滤波器的设计 一.实验目的 1. 学习有源滤波器的设计方法。 2. 掌握有源滤波器的安装与调试方法。 3. 了解电阻、电容和Q 值对滤波器性能的影响。 二.预习要求 1. 根据滤波器的技术指标要求,选用滤波器电路,计算电路中各元件的数值。设计出 满足技术指标要求的滤波器。 2. 根据设计与计算的结果,写出设计报告。 3. 制定出实验方案,选择实验用的仪器设备。 三.设计方法 有源滤波器的形式有好几种,下面只介绍具有巴特沃斯响应的二阶滤波器的设计。 巴特沃斯低通滤波器的幅频特性为: n c uo u A j A 21)(??? ? ??+= ωωω , n=1,2,3,. . . (1) 写成: n c uo u A j A 211) (??? ? ??+=ωωω (2) )(ωj A u 其中A uo 为通带内的电压放大倍数,ωC A uo 为截止角频率,n 称为滤波器的阶。从(2) 式中可知,当ω=0时,(2)式有最大值1; 0.707A uo ω=ωC 时,(2)式等于0.707,即A u 衰减了3dB ;n 取得越大,随着ω的增加,滤波器的输出电压衰减越快,滤波器的幅频特性越接近于理想特性。如图1所示。ω 当 ω>>ωC 时, n c uo u A j A ??? ? ??≈ωωω1 )( (3) 图1低通滤波器的幅频特性曲线

两边取对数,得: lg 20c uo u n A j A ωω ωlg 20)(-≈ (4) 此时阻带衰减速率为: -20ndB/十倍频或-6ndB/倍频,该式称为衰减估算式。 表1列出了归一化的、n 为1 ~ 8阶的巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式。 在表1的归一化巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式中,S L = c s ω,ωC 是低通 滤波器的截止频率。 对于一阶低通滤波器,其传递函数: c c uo u s A s A ωω+= )( (5) 归一化的传递函数: 1 )(+= L uo L u s A s A (6) 对于二阶低通滤波器,其传递函数:2 22)(c c c uo u s Q s A s A ωωω++ = (7) 归一化后的传递函数: 1 1)(2 ++= L L uo L u s Q s A s A (8) 由表1可以看出,任何高阶滤波器都可由一阶和二阶滤波器级联而成。对于n 为偶数的高阶滤波器,可以由2n 节二阶滤波器级联而成;而n 为奇数的高阶滤波器可以由2 1-n 节二

二阶带通滤波器课程设计

目录 1 课程设计的目的与作用 (1) 2 设计任务及所用multisim软件环境介绍 (1) 2.1 设计任务 (1) 2.2 Multisim软件环境介绍 (1) 3 电路模型的建立 (2) 4 理论分析及计算 (3) 5 仿真结果分析 (4) 6 设计总结和体会 (4) 7 参考文献 (5)

1 课程设计的目的与作用 目的:根据设计任务完成对二阶带通滤波器的设计,进一步加强对模拟电子技术的理解。了解二阶带通滤波器的工作原理,掌握对二阶带通滤波器频率特性的测试方法。 带通滤波器:其作用是允许某一段频带范围内的信号通过,而将此频带以外的信号阻断。常用于抗干扰设备中,以便接收某一段频带范围内的有效信号,而消除高频段和低频段的干扰和噪声。 2 设计任务及所用multisim软件环境介绍 2.1 设计任务 学会使用Multisim10软件设计二阶带通滤波器的电路,使学生初步了解和掌握二阶带通滤波器的设计、调试过程及其频率特性的测试方法,能进一步巩固课堂上学到的理论知识,了解带通滤波器的工作原理。 2.2 Multisim软件环境介绍 Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。 工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图,并对电路进行仿真。Multisim 提炼了SPICE仿真的复杂内容,这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计,这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术,PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

基于matlab的带通、带阻滤波器设计实例

基于matlab的带通、带阻滤波器设计实例 以下两个滤波器都是切比雪夫I型数字滤波器,不是巴特沃尔滤波器,请使用者注意! 1.带通滤波器 function y=bandp(x,f1,f3,fsl,fsh,rp,rs,Fs) %带通滤波 %使用注意事项:通带或阻带的截止频率与采样率的选取范围是不能超过采样率的一半%即,f1,f3,fs1,fsh,的值小于 Fs/2 %x:需要带通滤波的序列 % f 1:通带左边界 % f 3:通带右边界 % fs1:衰减截止左边界 % fsh:衰变截止右边界 %rp:边带区衰减DB数设置 %rs:截止区衰减DB数设置 %FS:序列x的采样频率 % f1=300;f3=500;%通带截止频率上下限 % fsl=200;fsh=600;%阻带截止频率上下限 % rp=0.1;rs=30;%通带边衰减DB值和阻带边衰减DB值 % Fs=2000;%采样率 % wp1=2*pi*f1/Fs; wp3=2*pi*f3/Fs; wsl=2*pi*fsl/Fs; wsh=2*pi*fsh/Fs; wp=[wp1 wp3]; ws=[wsl wsh]; % % 设计切比雪夫滤波器; [n,wn]=cheb1ord(ws/pi,wp/pi,rp,rs); [bz1,az1]=cheby1(n,rp,wp/pi); %查看设计滤波器的曲线 [h,w]=freqz(bz1,az1,256,Fs); h=20*log10(abs(h)); figure;plot(w,h);title('所设计滤波器的通带曲线');grid on; y=filter(bz1,az1,x); end 带通滤波器使用例子 %-------------- %带通滤波器测试程序 fs=2000; t=(1:fs)/fs; ff1=100;

IIR数字带通滤波器设计

课 程 设 计 报 告 课程名称: 数字带通滤波器设计 学生姓名: 学 号: 专业班级: 指导教师: 完成时间: 报告成绩: IIR 数字带通滤波器的设计

1课程设计目的 1掌握冲激响应不变法IIR 低通滤波器的设计。 2 通过对常用数字滤波器的设计和实现,掌握数字信号处理的工作原理及设计方法;熟悉用双线性变换法设计 IIR 数字滤波器的原理与方法,掌握利用数字滤波器对信号进行滤波的方法,掌握数字滤波器的计算机仿真方法,并能够对设计结果加以分析。 2.课程设计要求 采用双线性变换法设计一IIR 数字带通滤波器,抽样频率为 1s f kH z =,性能 要求为:通带范围从250Hz 到400Hz ,在此两频率处衰减不大于3dB , 在150Hz 和480Hz 频率处衰减不小于20dB ,采用巴特沃思型滤波器 3.设计原理 3.1用双线性变换法设计IIR 数字滤波器 脉冲响应不变法的主要缺点是产生频率响应的混叠失真。这是因为从S 平面到Z平面是多值的映射关系所造成的。为了克服这一缺点,可以采用非线性频率压缩方法,将整个频率轴上的频率范围压缩到-π/T ~π/T 之间,再用st e z =转 换到Z 平面上。也就是说,第一步先将整个S 平面压缩映射到S 1平面的-π/T ~π/T 一条横带里;第二步再通过标准变换关系z =e s 1T 将此横带变换到整个Z 平面上去。这样就使S 平面与Z 平面建立了一一对应的单值关系,消除了多值变换性,也就消除了频谱混叠现象,映射关系如图1-3所示。 图1双线性变换的映射关系 为了将s 平面的整个虚轴 Ω j 压缩到1s 平面1Ωj 轴上的-π/T 到π/T 段上, Z 平面 S 1 平面 S 平面

有源带通滤波器设计

二阶有源模拟带通滤波器设计 摘要 滤波器是一种具有频率选择功能的电路,它能使有用的频率信号通过。而同时抑制(或衰减)不需要传送频率范围内的信号。实际工程上常用它来进行信号处理、数据传送和抑制干扰等,目前在通讯、声纳、测控、仪器仪表等领域中有着广泛的应用。 以往这种滤波电路主要采用无源元件R、L和C组成,60年代以来,集成运放获得迅速发展,由它和R、C组成的有源滤波电路,具有不用电感、体积小、重量轻等优点。此外,由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗都很高,输出阻抗比较低,构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。 通常用频率响应来描述滤波器的特性。对于滤波器的幅频响应,常把能够通过信号的频率范围定义为通带,而把受阻或衰减信号的频率范围称为阻带,通带和阻带的界限频率叫做截止频率。 滤波器在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应,而在阻带内应具有无限大的幅度衰减。按照通带和阻带的位置分布,滤波器通常分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。文中结合实例,介绍了设计一个二阶有源模拟带通滤波器。 设计中用RC网络和集成运放组成,组成电路选用LM324不仅可以滤波,还可以进行放大。 关键字:带通滤波器 LM324 RC网络

目录 目录 (2) 第一章设计要求 (3) 1.1基本要求 (3) 第二章方案选择及原理分析 (4) 2.1.方案选择 (4) 2.2 原理分析 (5) 第三章电路设计 (7) 3.1 实现电路 (7) 3.2参数设计 (7) 3.3电路仿真 (9) 1.仿真步骤及结果 (9) 2.结果分析 (11) 第四章电路安装与调试 (12) 4.1实验安装过程 (12) 4.2 调试过程及结果 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。 4.2.1 遇到的问题 .................................................................................................. 错误!未定义书签。 4.2.2 解决方法 ...................................................................................................... 错误!未定义书签。 4.2.3 调试结果与分析 (12) 结论 (13) 参考文献 (14)

带通滤波器工作原理与带通滤波器原理图详解

带通滤波器工作原理与带通滤波器原理图详解 带通滤波器(band-pass filter)是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。比如RLC振荡回路就是一个模拟带通滤波器。 带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器,与带阻滤波器的概念相对。一个模拟带通滤波器的例子是电阻-电感-电容电路(RLC circuit)。这些滤波器也可以用低通滤波器同高通滤波器组合来产生。 工作原理 一个理想的带通滤波器应该有一个完全平坦的通带,在通带内没有放大或者衰减,并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉,另外,通带外的转换在极小的频率范围完成。 实际上,并不存在理想的带通滤波器。滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉,尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。这通常称为滤波器的滚降现象,并且使用每十倍频的衰减幅度的dB数来表示。通常,滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好,这样滤波器的性能就与设计更加接近。然而,随着滚降范围越来越小,通带就变得不再平坦,开始出现“波纹”。这种现象在通带的边缘处尤其明显,这种效应称为吉布斯现象。 除了电子学和信号处理领域之外,带通滤波器应用的一个例子是在大气科学领域,很常见的例子是使用带通滤波器过滤最近3到10天时间范围内的天气数据,这样在数据域中就只保留了作为扰动的气旋。 在频带较低的剪切频率f1和较高的剪切频率f2之间是共振频率,这里滤波器的增益最大,滤波器的带宽就是f2和f1之间的差值。 典型应用 许多音响装置的频谱分析器均使用此电路作为带通滤波器,以选出各个不同频段的信号,在显示上利用发光二极管点亮的多少来指示出信号幅度的大小。这种有源带通滤波器的中

带通滤波器的噪声分析

如题所述,本文主要针对二阶带通滤波器进行噪声分析。关键词:二阶高通滤波器热噪声低频噪声散粒噪声宽带噪声一、二阶带通有源滤波器电路简介 已知,有源滤波器一般由集成运放与RC网络构成,它具有体积小、性能稳定等优点,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,故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用。 利用有源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。 如下图示为一二阶带通滤波器电路图 图1 基本电路原理图如上图所示。放大器选择OPA363。图中R、C组成低通网络,C1、R3组成高通网络。 下图为带通滤波器的幅频特性

图2 二阶压控电源带通滤波器就是将低通与高通电路相串联,而构成的带通滤波电路。条件是低通滤波电路的截止脚频率wH大于高通滤波电路的截止角频率wL。因此,上图并不难理解。 设R2=R,R3=2R,则可得带通滤波器的中心角频率W0=1/(RC)。 电路的优点是改变Rf和R1的比例就可改变频宽而不影响中心频率。二、电路噪声分析电路噪声可分为内部噪声与外部噪声。 内部噪声是由电路内部电路元器件其本身固有物理性质所产生的噪声。造成内部噪声的元器件主要有电阻、运算放大器等。 外部噪声是由外界因素对电路中各部分的影响所造成的。一般来说,主要是外界电磁场、接地线不合理和电源等原因造成的。 (一)内部噪声分析 1.热噪声(主要是电阻造成的噪声):在导体中由于带电粒子热骚动而产生的随机噪声。它存在于所有电子器件和传输介质中。它是温度变化的结果,但不受频率变化的影响。热噪声是在所有频谱中以相同的形态分布,它是不能够消除的。 热噪声是杂乱无章的变化电压。一般来说,热噪声决定了电路的噪声基底。实际电阻器一般被等效为一理想无噪声电阻与噪声电压源相串联的电路,或者一理想无噪声电导和噪声电流源相并联。(见下图)

基于MATLAB的数字带通滤波器课程设计报告.doc

基于MATLAB的数字带通滤波器课程设计报告1 西安文理学院机械电子工程系 课程设计报告 专业班级08级电子信息工程1班 题目基于MATLAB的数字带通滤波器 学号 学生姓名 指导教师 2011 年12 月 西安文理学院机械电子工程系 课程设计任务书 学生姓名_______专业班级________ 学号______ 指导教师______ 职称副教授教研室电子信息工程课程数字信号处理题目 基于MATLAB 的数字带通滤波器设计任务与要求 设计任务:

要求设计一个IIR 带通滤波器,其中通带的中心频率为πω5.0=po ,通 带的截止频率πω4.01=p ,πω6.02=p ,通带最大衰减dB p 3=α;阻带最小 衰减dB s 15=α,阻带截止频率πω3.01=s ,πω7.02=s 。 设计要求: 1. 根据设计任务要求给出实现方案及实现过程。 2. 给出所实现的滤波器幅频特性及相频特性曲线并加以分析。 3. 论文要求思路清晰,结构合理,语言流畅,书写格式符合要求。 开始日期2011.12.19 完成日期2011.12.30 2011年12月18 日 一、设计任务 设计一数字带通滤波器,用IIR 来实现,其主要技术指标: 通带边缘频率:wp 1=0.4π,wp2=0.6π 通带最大衰减:Ap=3dB 阻带边缘频率:ws 1=0.3π,ws2=0.7π 阻带最小衰减:As=15dB 设计总体要求:用MATLAB 语言编程进行设计,给出IIR 数字滤波器 的参数,给出幅度和相位响应曲线,对IIR 实现形式和特点等方面进行讨

论。 二、设计方法 IIR 数字滤波器具有无限宽的冲激响应,与模拟滤波器相匹配,所以 IIR 滤波器的设计可以采取在模拟滤波器设计的基础上进一步变换的方法。比较常用的原型滤波器有巴特沃什滤波器(Butterworth )、切比雪夫滤波 器(Chebyshev )、椭圆滤波器(Ellipse )和贝塞尔滤波器(Bessel )等。他们有各自的特点,巴特沃什滤波器具有单调下降的幅频特性;切比雪夫 滤波器的幅频特性在通带和阻带里有波动,可以提高选择性;贝塞尔滤波 器通带内有较好的线性相位特性;椭圆滤波器的选择性最好。本设计IIR 数字滤波器采用巴特沃什滤波器[3]。 设计巴特沃什数字滤波器时,首先应根据参数要求设计出相应的模拟 滤波器,其步骤如下: (1)由模拟滤波器的设计指标wp ,ws ,Ap ,As 和式(1)确定滤波器 阶数N 。 )lg(2)110110lg(1.01.0w w s p As Ap N --≥ (1) (2)由式(2)确定wc 。

带通滤波器设计

LC椭圆函数带通滤波器设计 要求带通滤波器,在15kHz~ZOkHz的频率范围内,衰减最大变化1dB,低于14.06kHz和高于23kHz频率范围,最小衰减为50dB,Rs=RL=10kΩ。 ③运行Filter Solutions程序。点击“阻带频率”输人框,在“通带波纹(dB)”内输人0.18,在“通带频率”内输人1,在“阻带频率”内输人1.456,选中“频率单位-弧度”逻辑框。在“源阻抗”和“负载阻抗”内输人1。 ④点击“确定阶数”控制钮打开第二个面板。在“阻带衰减(dB)”内输人50,点击“设置最小阶数”按钮并点击“关闭”,主控制面板上形式出“6阶”,选中“偶次阶模式”逻辑框。 ⑤点击“电路”按钮。Filter s。lutions提供了两个电路图。选择“无源滤波器1”,如图1(a)所示。 ⑥这个滤波器必须变换为中心频率ω0=1的归一化带通滤波器。带通滤波器的Q 值为: 把所有的电感量和电容值都乘以Qbp°然后用电感并联每一个电容、用电容串联每一个电感使其谐振频率为ω0=1,该网络被变换为带通滤波器。使用的谐振元仵是原元件值的倒数,如图1(b)所示。 ⑦按照图1的方式转换Ⅱ型支路。

变换后的滤波器见图1(c)。在原理图下标出了以rad/s为单位的谐振频率。 ⑧用中心频率fo=17.32kHz和阻抗10kΩ对滤波器进行去归一化以完成设计。将所有的电感乘以Z/FSF,所有的电容除以z×FSF,其中z=104, FSF=2πfe=1.0882×105。最终的滤波器见图1(d)。图1(c)中的归一化谐振频率直接乘以几何中心频率fo=17.32kHz即可得到谐振频率。频率响应见图1(e)。

带通滤波器设计步骤

带通滤波器设计步骤 1、根据需求选择合适的低通滤波器原型 2、把带通滤波器带宽作为低通滤波器的截止频率,根据抑制点的频率距离带通滤波器中心频点距离的两倍作为需要抑制的频率,换算抑制频率与截止频率的比值,得出m 的值,然后根据m 值选择低通滤波器的原型参数值。 滤波器的时域特性 任何信号通过滤波器都会产生时延。Bessel filter 是特殊的滤波器在于对于通带内的所有频率而言,引入的时延都是恒定的。这就意味着相对于输入,输出信号的相位变化与工作的频率是成比例的。而其他类型的滤波器(如Butterworth, Chebyshev,inverse Chebyshev,and Causer )在输出信号中引入的相位变化与频率不成比例。相位随频率变化的速率称之为群延迟(group delay )。群延迟随滤波器级数的增加而增加。 模拟滤波器的归一化 归一化的滤波器是通带截止频率为w=1radian/s, 也就是1/2πHz 或约0.159Hz 。这主要是因为电抗元件在1弧度的时候,描述比较简单,XL=L, XC=1/C ,计算也可以大大简化。归一化的无源滤波器的特征阻抗为1欧姆。归一化的理由就是简化计算。 Bessel filter 特征:通带平坦,阻带具有微小的起伏。阻带的衰减相对缓慢,直到原理截止频率高次谐波点的地方。原理截止频率点的衰减具有的经验公式为n*6dB/octave ,其中,n 表示滤波器的阶数,octave 表示是频率的加倍。例如,3阶滤波器,将有18dB/octave 的衰减变化。正是由于在截止频率的缓慢变化,使得它有较好的时域响应。 Bessel 响应的本质截止频率是在与能够给出1s 延迟的点,这个点依赖于滤波器的阶数。 逆切比雪夫LPF 原型参数计算公式(Inverse Chebyshev filter parameters calculate equiations ) ) (cosh )(cosh 11Ω=--Cn n 其中 1101.0-=A Cn , A 为抑制频率点的衰减值,以dB 为单位;Ω为抑制频率与截止频率的比值 例:假设LPF 的3dB 截止频率为10Hz,在15Hz 的频点需要抑制20dB,则有: 95.91020*1.0==Cn ;Ω=15/10=1.5 1.39624.0988.2) 5.1(cosh )95.9(cosh 11===--n ,因此,滤波器的阶数至少应该为4

基于matlab的FIR低通高通带通带阻滤波器设计

基于matlab的FIR低通-高通-带通-带阻滤波器设计

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北京师范大学 课程设计报告 课程名称: DSP 设计名称:FIR 低通、高通带通和带阻数字滤波器的设计姓名: 学号: 班级: 指导教师: 起止日期: 课程设计任务书

学生班级: 学生姓名: 学号: 设计名称: FIR 低通、高通带通和带阻数字滤波器的设计 起止日期: 指导教师: 设计目标: 1、采用Kaiser 窗设计一个低通FIR 滤波器 要求: 采样频率为8kHz ; 通带:0Hz~1kHz ,带内波动小于5%; 阻带:1.5kHz ,带内最小衰减:Rs=40dB 。 2、采用hamming 窗设计一个高通FIR 滤波器 要求: 通带截至频率wp=rad π6.0, 阻带截止频率ws=rad π4.0, 通带最大衰减dB p 25.0=α,阻带最小衰减dB s 50=α 3、采用hamming 设计一个带通滤波器 低端阻带截止频率 wls = 0.2*pi ; 低端通带截止频率 wlp = 0.35*pi ; 高端通带截止频率 whp = 0.65*pi ; 高端阻带截止频率 whs = 0.8*pi ; 4、采用Hamming 窗设计一个带阻FIR 滤波器 要求: 通带:0.35pi~0.65pi ,带内最小衰减Rs=50dB ; 阻带:0~0.2pi 和0.8pi~pi ,带内最大衰减:Rp=1dB 。

FIR 低通、高通带通和带阻数字滤波器的设计 一、 设计目的和意义 1、熟练掌握使用窗函数的设计滤波器的方法,学会设计低通、带通、带阻滤波器。 2、通过对滤波器的设计,了解几种窗函数的性能,学会针对不同的指标选择不同的窗函数。 二、 设计原理 一般,设计线性相位FIR 数字滤波器采用窗函数法或频率抽样法,本设计采用窗函数法,分别采用海明窗和凯泽窗设计带通、带阻和低通。 如果所希望的滤波器的理想频率响应函数为)(jw d e H ,如理想的低通,由信号系统的知识知道,在时域系统的冲击响应h d (n)将是无限长的,如图2、图3所示。 H d (w) -w c w c 图2 图3 若时域响应是无限长的,则不可能实现,因此需要对其截断,即设计一个FIR 滤波器频率响应∑-=-=1 0)()(N n jwn jw e n h e H 来逼近)(jw d e H ,即用一个窗函数w(n)来 截断h d (n),如式3所示: )()()(n w n h n h d = (式1)。 最简单的截断方法是矩形窗,实际操作中,直接取h d (n)的主要数据即可。 )(n h 作为实际设计的FIR 数字滤波器的单位脉冲响应序列,其频率响应函数为: ∑-=-=1 0)()(N n jwn jw e n h e H (式2) 令jw e z =,则 ∑-=-=1 0)()(N n n z n h z H (式3), 式中,N 为所选窗函数)(n w 的长度。

二阶带通滤波器的设计原理

实验二:Multisim仿真——带通滤波器的设计 一.实验目的 采用Multisim软件来设计带通滤波器电路,计算带通滤波器参数并对其仿真进行分析。 二.实验原理及计算: 2.1二阶有源滤波器数学模型如下: 采用节点法来计算其输出函数 ◆在节点1 有: U1?Ui Y1+U1?Uo Y4+U1?U2Y3+U1Y2=0① ◆在节点2 有: U2?U1Y3+U2?Uo Y5=0② 由虚短得到U2=0,代入②式得:U1=?Y5 Y3 Uo③ 将③代入①有: G s=Uo Ui = ?Y1Y3 Y5Y1+Y2+Y3+Y4+Y3Y4

又因为Y1=1R 1 ,Y2= 1R 1 ,Y1= 1R 2 ,Y3=sC3,Y4=sC4,Y5= 1R 5 得到: G s = ? s R 1C 4 S 2+R 5 sC 3+sC 4 s +sC 3sC 4R 5(R 1+R 2) 与二阶滤波器相应的标准表达式 11)(11 )(20 2 02++= +?+=O O O O O S Q S S Q A S Q S S Q A S A ωωωωωω 比较可得: Go =1 R 5 1+C 3 ω0= 1R 5C 3C 4(1R 1+1 R 2 ) Q = R 5(1 R 1 + 1R 2) C 4 + C 3 以上只有三个方程,却有5个未知数。可令C3=C4=C ,联立以上几个方程可得: R1=Q R2=Q 2Q 2?Go ω0C R5=2Q ω0C

2.2 在我们systemview试验一中有两个滤波器 现计算第一个滤波器的参数:中心频率为60khz,通频带为60khz。 由ω0=2π?60?e3,Q=1.2,Go=1,得: R1=3.18k?,R2=1.69k?,R5=6.37k?。 三.根据计算的参数在Multisim中搭建实验电路,完成仿真。 3.1 根据所计算的第一个带通滤波器的参数所得实验电路图如下: 采用一个交流电源作为输入,通过扫频仪观察响应的幅频特性。得到所设计的滤波器幅频特性图像:

带通滤波器设计实验报告

电子系统设计实践 报告 实验项目带通功率放大器设计学校宁波大学科技学院 学院理工学院 班级12自动化2班 姓名woniudtk 学号12******** 指导老师李宏 时间2014-12-4

一、设计课题 设计并制作能输出0.5W功率的语音放大电路。该电路由带通滤波器和功率放大器构成。 二、设计要求 (1)电路采用不超过12V单(或双)电源供电; (2)带通滤波器:通带为300Hz~3.4kHz,滤波器阶数不限;增益为20dB; (3)最大输出额定功率不小于0.5W,失真度<10%(示波器观察无明显失真);负载(喇叭)额定阻抗为8?。 (4)功率放大器增益为26dB。 (5)功率放大部分允许采用集成功放电路。 三、电路测试要求 (1)测量滤波器的频率响应特性,给出上、下限截止频率、通带的增益; (2)在示波器观察无明显失真情况下,测量最大输出功率 (3)测量功率放大器的电压增益(负载:8?喇叭;信号频率:1kHz); 四、电路原理与设计制作过程 4.1 电路原理 带通功率放大器的原理图如下图1所示。电路有两部分构成,分别为带通滤波器和功率放大器。 图1 滤波器电路的设计选用LM358双运放设计电路。LM358是一个高输入阻抗、高共模抑制比、低漂移的小信号放大电路。高输入阻抗使得运放的输入电流比较小,有利于增大放大电路对前级电路的索取信号的能力。在信号的输入的同时会不可避免的掺杂着噪声和温漂而影响信号的放大,因此高共模抑制比、低温漂的作用尤为重要。 带通滤波器的设计是由上限截止频率为3400HZ的低通滤波器和下限截止频率为300HZ 的高通滤波器级联而成,因此,设计该电路由低通滤波器和高通滤波器组合成二阶带通滤波器(巴特沃斯响应)。 功率放大电路运用LM386功放,该功放是一种音频集成功放,具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点,广泛应用于录音机和收音机之中。 4.2电路设计制作 4.2.1带通滤波电路设计 (1)根据设计要求,通带频率为300HZ~2.4KHZ,滤波器阶数不限,增益为 20dB,所以采取二阶高通和二阶低通联级的设计方案,选择低通放大十倍。高通不放大。

带通滤波器

有源模拟带通滤波器的设计 时间:2009-08-2110:51:10来源:电子科技作者:张亚黄克平 滤波器是一种具有频率选择功能的电路,它能使有用的频率信号通过。而同时抑制(或衰减)不需要传送频率范围内的信号。实际工程上常用它来进行信号处理、数据传送和抑制干扰等,目前在通讯、声纳、测控、仪器仪表等领域中有着广泛的应用。 1滤波器的结构及分类 以往这种滤波电路主要采用无源元件R、L和C组成,60年代以来,集成运放获得迅速发展,由它和R、C组成的有源滤波电路,具有不用电感、体积小、重量轻等优点。此外,由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗都很高,输出阻抗比较低,构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。 通常用频率响应来描述滤波器的特性。对于滤波器的幅频响应,常把能够通过信号的频率范围定义为通带,而把受阻或衰减信号的频率范围称为阻带,通带和阻带的界限频率叫做截止频率。 滤波器在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应,而在阻带内应具有无限大的幅度衰减。按照通带和阻带的位置分布,滤波器通常分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。 文中结合实例,介绍了设计一个工作在低频段的二阶有源模拟带通滤波器应该注意的一些问题。 2二阶有源模拟带通滤波器的设计 2.1基本参数的设定 二阶有源模拟带通滤波器电路,如图1所示。图中R1、C2组成低通网络,R3、C1组成高通网络,A、Ra、Rb组成了同相比例放大电路,三者共同组成了具有放大作用的二阶有源模拟带通滤波器,以下均简称为二阶带通滤波器。 根据图l可导出带通滤波器的传递函数为

令s=jω,代入式(4),可得带通滤波器的频率响应特性为 波器的通频带宽度为BW0.7=ω0/(2πQ)=f0/Q,显然Q值越高,则通频带越窄。

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