高阶有源带通滤波器课程设计

2013级《模拟电子技术》课程设计说明书高阶有源带通滤波器

课程设计评定意见

学院：电气与信息工程学院

适应专业：自动化、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程

、设计任务

内容及任务

,中心频率1KHZ,通频带

学院：电气与信息工程学院

适应专业：自动化、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程

摘要

滤波器在现实生活中非常重要，运用广泛，在电子工程、通讯工程、自动化控制等技术领域，经常需要用到各种各样的滤波器。随着集成电路的迅速发展，用集成运放可以很方便地构成各种滤波器。用集成运放实现的滤波器与其他滤波器相比，稳定性和实用性等性能指标，有了很大的提高。

滤波器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途，通过对滤波器的原理以及结构的认识设计一个通带为800Hz〜1200Hz增益为2〜3倍，中心频率为1000Hz的带通滤波器。确定设计方案，设计选用

UA741芯片作为电路的放大器，计算出该方案需要的电阻、电容、运算放大器参数，再用Multisim 对电路进行仿真，观察电路的幅频特性曲线，然后用AD软件制作带通滤波器电路板，制作完成后，再对电路板进行调试，误差分析，把理论值与测试值进行对比，在误差允许的范围内，证明此次设计的滤波器是成功的。最终得到一个满足课程设计的高阶有源带通滤波器。

关键词：有源；带通；滤波器；UA741;幅频特性曲线

目录

1 概述. (1)

1.1带通滤波器的简介和功能 ................ 错误! 未定义书签。

1.2滤波器的传递函数与频率特性 (1)

1.2.1二阶RC滤波器的传递函数 (1)

1.2.2 滤波器的频率特性 (3)

1.3工作原理 (4)

1.3.1高阶滤波器的工作原理 (4)

1.3.2直流稳压电源的工作原理 (4)

1.4滤波器的主要特性指标 (4)

1.4.1特征频率 (4)

1.4.2增益与衰减 (4)

1.4.3阻尼系数与品质因数 (5)

2 滤波器设计方案....................... 错误! 未定义书签。

2.1高阶有源带通滤波器设计方案 (5)

2.1.1设计思路. (5)

2.1.2 确定设计原理图 (6)

2.1.3 二阶低通滤波电路. (7)

2.1.4 二阶高通滤波电路. (8)

2.2直流稳压电源的设计. (9)

2.2.1直流稳压电源的工作原理. (9)

2.2.2 直流稳压电源电路的选择与分析. (9)

3 设计电路元件参数计算. (10)

3.1 滤波器元件参数选取 (10)

3.1.1 二阶低通部分参数计算. (10)

3.1.2 二阶高通部分参数计算. (11)

3.2 直流稳压电源参数计算 (11)

4 仿真测试和数据分析. (13)

4.1 仿真原理电路图 (13)

4.2 幅频特性曲线分析 (13)

4.3 仿真误差分析 (14)

5 PCB板的制作与调试 (16)

5.1PCB 排板. (18)

5.2 焊接与调试 . ......................... 18 5.2.1 仪器与设备 . ...................... 18 5.2.2

调试 . (18)

5.3 误差分析 . ...........................

结束语 ............................

参考文献 .................................... 致 谢 ....................................... 附 录 .............................

附录 A 元器件清单 . ......................... 18 附录 B

电路原理图 . (20)

附录C 电路PCB 图 (20)

附录 D 实物图 . (20)

19

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18 18

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1概述

1.1带通滤波器的简介和功能

滤波器是一种只传输指定频段信号，抑制其他频段信号的电路。

滤波器分为无源滤波器和有源滤波器两种：

①无源带通滤波器：由电感L、电容C及电阻R等无源元件组成。

②有源带通滤波器：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和缓冲作用，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，以达到提高信噪比和选频的目的，因而有源滤波器广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理。

从功能来看有源滤波器可分为：低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF、带通滤波器（BPF、带阻滤波器（BEF全通滤波器（APF 。

1.2滤波器的传递函数与频率特性

1.2.1二阶RC滤波器的传递函数

传递函数用来描述滤波电路的特性。传递函数是输出与输入信号电压和电流拉氏变换之比。对于任意复杂的滤波网络，均可分解为若干简单的一阶与二阶滤波电路级联构成。因为任意个线性网络级联后，总的传递函数等于各网络传递函数的乘积。高阶有源低通滤波电路如图1所示，由图可知，它是由两节RC滤波电路和同相比例放大电路组成，其特点是输入阻抗高，输出阻抗低。

图1二阶RC有源低通滤波电路

同相比例放大电路的电压增益就是低通滤波器的通带电压增益，即

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