滤波器的课程设计
无源滤波器课程设计
无源滤波器课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解无源滤波器的基本概念、分类和工作原理；2. 掌握无源滤波器的电路设计方法和参数计算；3. 了解无源滤波器在实际应用中的优缺点及改进措施。
技能目标：1. 能够正确绘制无源滤波器的电路图，并进行仿真测试；2. 学会使用相关仪器、设备对无源滤波器进行性能测试；3. 能够根据实际需求，设计出符合要求的无源滤波器。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子电路的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的团队协作能力和沟通能力；3. 增强学生的创新意识，培养解决实际问题的能力。
课程性质：本课程为电子技术专业课程，旨在帮助学生掌握无源滤波器的基本原理、设计方法和应用。
学生特点：学生已具备一定的电子电路基础知识，具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求：注重理论与实践相结合，强化学生动手实践能力，提高学生解决实际问题的能力。
通过本课程的学习，使学生能够独立完成无源滤波器的设计、制作和测试。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
二、教学内容1. 无源滤波器基本概念：介绍无源滤波器的定义、分类及其在信号处理中的应用；相关教材章节：第一章第一节。
2. 无源滤波器工作原理：讲解低通、高通、带通和带阻滤波器的原理和特性；相关教材章节：第一章第二节。
3. 无源滤波器电路设计：学习R、L、C元件组成的滤波器设计方法，包括电路图绘制和参数计算；相关教材章节：第二章。
4. 无源滤波器性能测试：介绍性能测试方法，如频率响应测试、插入损耗测试等；相关教材章节：第三章。
5. 无源滤波器应用实例：分析实际应用案例，了解无源滤波器的优缺点及改进措施；相关教材章节：第四章。
6. 仿真与实验：运用Multisim等软件进行无源滤波器的仿真设计与测试；相关教材章节：第五章。
7. 课程总结与拓展：对本章内容进行总结，探讨无源滤波器的发展趋势及新型滤波技术。
教学内容安排和进度：共8学时，分配如下：1. 基本概念（1学时）2. 工作原理（2学时）3. 电路设计（2学时）4. 性能测试（1学时）5. 应用实例（1学时）6. 仿真与实验（1学时）7. 课程总结与拓展（0.5学时）教学内容确保科学性和系统性，注重理论与实践相结合，使学生能够系统地掌握无源滤波器相关知识。
全息滤波器课程设计
全息滤波器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解全息滤波器的基本概念，掌握其工作原理和数学模型；2. 学生能描述全息滤波器在信号处理中的应用，及其与传统滤波器的区别；3. 学生能解释全息滤波器的设计方法和参数选择，了解其对滤波效果的影响。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，独立设计简单的全息滤波器，并进行仿真测试；2. 学生能通过分析全息滤波器的性能，对其进行优化和调整；3. 学生能运用全息滤波器解决实际问题，提高信号处理的实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习全息滤波器，培养对信号处理技术的兴趣和热情，增强探索精神；2. 学生在学习过程中，培养合作意识、团队精神和解决问题的能力；3. 学生能认识到全息滤波器在科技发展中的重要性，增强社会责任感和创新意识。
课程性质：本课程为电子信息类专业选修课，以理论学习与实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生具备一定的数学基础和信号处理知识，具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，强调学生的主动参与和实际操作，提高学生的分析问题、解决问题的能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握全息滤波器的核心知识，具备实际应用能力。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 全息滤波器基本概念：介绍全息滤波器的定义、发展历程，以及与传统滤波器的区别；教材章节：第一章 全息滤波器概述2. 全息滤波器工作原理：讲解全息滤波器的数学模型、物理原理，以及信号处理中的应用；教材章节：第二章 全息滤波器工作原理3. 全息滤波器设计方法：分析全息滤波器的设计步骤，包括参数选择、优化方法等；教材章节：第三章 全息滤波器设计方法4. 全息滤波器性能分析：探讨全息滤波器的性能指标，如通带宽度、阻带深度、群延迟等；教材章节：第四章 全息滤波器性能分析5. 全息滤波器应用实例：分析全息滤波器在通信、雷达、图像处理等领域的应用案例；教材章节：第五章 全息滤波器应用实例6. 全息滤波器仿真实验：指导学生使用相关软件进行全息滤波器的设计、仿真和测试；教材章节：第六章 全息滤波器仿真实验教学进度安排：共16课时，其中理论教学12课时，实践操作4课时。
滤波器的课程设计
滤波器的课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解滤波器的基本概念、原理和应用，掌握滤波器的设计和分析方法，培养学生运用滤波器解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解滤波器的基本原理和分类；（2）掌握常用滤波器的设计方法和特性；（3）熟悉滤波器在信号处理、通信等领域的应用。
2.技能目标：（1）能够运用滤波器解决实际问题；（2）具备分析滤波器性能参数的能力；（3）学会使用相关软件工具进行滤波器设计。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对信号处理和通信领域的兴趣；（2）培养学生勇于探索、创新的精神；（3）培养学生团队协作、沟通交流的能力。
二、教学内容本课程的教学内容分为以下几个部分：1.滤波器的基本概念和原理：介绍滤波器的定义、分类和基本原理。
2.常用滤波器的设计方法：讲解低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器的设计方法。
3.滤波器的特性分析：分析滤波器的截止频率、滤波效果等性能参数。
4.滤波器的应用：介绍滤波器在信号处理、通信等领域的应用实例。
5.滤波器设计软件的使用：教授如何使用相关软件工具进行滤波器设计。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解滤波器的基本概念、原理和设计方法。
2.案例分析法：分析实际应用中的滤波器案例，让学生更好地理解滤波器的作用。
3.实验法：让学生动手设计滤波器，提高实际操作能力。
4.讨论法：分组讨论滤波器的设计和应用问题，培养学生的团队协作能力。
四、教学资源为支持本课程的教学内容和教学方法，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的滤波器教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：提供相关的滤波器理论知识书籍，方便学生课后深入研究。
3.多媒体资料：制作精美的PPT课件，直观展示滤波器的设计和应用。
4.实验设备：准备滤波器设计实验所需的硬件设备，让学生亲自动手实践。
5.软件工具：提供滤波器设计软件的使用教程，方便学生进行虚拟实验。
二阶有源低通滤波器课程设计
目录一题目规定与方案论证........................................................ 错误!未定义书签。
1.1（设计题题目）二阶有源低通滤波器............................................. 错误!未定义书签。
1.1.1题目规定.................................................................................. 错误!未定义书签。
1.1.2 方案论证................................................................................. 错误!未定义书签。
1.2（实训题题目）波形发生器与计数器............................................. 错误!未定义书签。
1.2.1题目规定.................................................................................. 错误!未定义书签。
1.2.2方案论证.................................................................................. 错误!未定义书签。
二电子线路设计与实现........................................................ 错误!未定义书签。
2.1二阶有源低通滤波器........................................................................ 错误!未定义书签。
2.2十位二进制加法计数器电路设计.................................................... 错误!未定义书签。
均匀滤波器组课程设计
均匀滤波器组课程设计一、教学目标本节课的学习目标主要包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握均匀滤波器组的基本概念、原理和性质；技能目标要求学生能够运用均匀滤波器组解决实际问题，提高分析和解决问题的能力；情感态度价值观目标要求学生培养对均匀滤波器组的兴趣，增强学习的积极性。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括均匀滤波器组的基本概念、原理、性质和应用。
首先，介绍均匀滤波器组的概念，让学生了解其定义和特点；其次，讲解均匀滤波器组的原理，让学生理解其工作原理和运作方式；然后，阐述均匀滤波器组的性质，让学生掌握其基本特性；最后，结合实际案例，展示均匀滤波器组在信号处理、通信等领域中的应用，增强学生对知识的理解和运用能力。
三、教学方法为了提高教学效果，本节课采用多种教学方法相结合的方式。
首先，采用讲授法，系统地讲解均匀滤波器组的基本概念、原理和性质；其次，运用讨论法，引导学生针对实际案例进行探讨，提高学生的思考和分析能力；接着，采用案例分析法，通过分析具体案例，使学生更好地理解和掌握均匀滤波器组的应用；最后，进行实验教学，让学生亲自动手操作，验证均匀滤波器组的原理和性质，提高学生的实践能力。
四、教学资源本节课的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
教材和参考书为学生提供了丰富的理论知识和实际案例，有助于学生课前预习和课后复习；多媒体资料通过图片、动画和视频等形式，使抽象的知识更加生动形象，有助于提高学生的学习兴趣；实验设备为学生提供了动手实践的机会，有助于巩固课堂所学知识。
五、教学评估本节课的教学评估主要包括平时表现、作业和考试三个部分。
平时表现主要评估学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，通过观察学生的表现，了解其对均匀滤波器组知识的理解和掌握程度。
作业主要评估学生对课堂所学知识的应用能力，通过布置相关的练习题，检验学生对均匀滤波器组概念、原理和性质的掌握情况。
考试则是对学生全面评估，包括理论知识、实际应用和分析能力等方面的测试。
模电课程设计滤波器
模电课程设计滤波器一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握滤波器的基本原理和设计方法，能够分析并设计不同类型的滤波器，提高学生在信号处理领域的实际应用能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解滤波器的基本概念、分类和应用；（2）掌握滤波器的传递函数和频率响应；（3）熟悉常见滤波器的设计方法和步骤。
2.技能目标：（1）能够运用数学方法分析滤波器的性能指标；（2）能够运用模拟电路设计简单滤波器；（3）能够运用数字信号处理技术设计数字滤波器。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对信号处理领域的兴趣和热情；（2）培养学生勇于探索、积极思考的科学精神；（3）培养学生团队协作、沟通交流的能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.滤波器的基本概念和分类：介绍滤波器的定义、作用和分类，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
2.滤波器的传递函数和频率响应：讲解滤波器的传递函数及其与频率响应的关系，分析不同类型滤波器的频率特性。
3.常见滤波器的设计方法：介绍各类滤波器的设计方法和步骤，如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等。
4.滤波器的实际应用：分析滤波器在信号处理领域的应用实例，如音频处理、通信系统和图像处理等。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解滤波器的基本概念、传递函数和设计方法；2.讨论法：学生讨论滤波器的应用场景和实际效果；3.案例分析法：分析典型的滤波器设计实例，让学生了解滤波器在实际工程中的应用；4.实验法：安排课后实验，让学生动手设计并验证滤波器的性能。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本节课将准备以下教学资源：1.教材：选用《模拟电子技术》和《数字信号处理》等相关教材；2.参考书：提供国内外相关领域的经典著作和论文；3.多媒体资料：制作PPT和教学视频，直观展示滤波器的设计和应用；4.实验设备：准备滤波器实验套件，让学生进行实际操作。
滤波器课程设计报告
滤波器课程设计报告一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握滤波器的定义、分类和工作原理；2. 学生能够运用滤波器的相关知识，分析并解决实际电路中的信号处理问题；3. 学生了解滤波器在电子技术领域的应用及其重要性。
技能目标：1. 学生能够根据实际需求，设计并搭建简单的滤波器电路；2. 学生通过实验和仿真，学会测试和优化滤波器性能的方法；3. 学生掌握使用相关软件工具（如Multisim、MATLAB等）进行滤波器设计与分析的基本操作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣和热情，激发他们探索未知、创新实践的欲望；2. 增强学生的团队合作意识，培养他们在小组讨论和实验中积极思考、互相学习的能力；3. 提高学生面对实际问题时，运用所学知识解决问题的自信心和责任感。
课程性质：本课程属于电子技术领域，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生处于高中年级，具有一定的物理基础和电子技术知识，对实验操作和实际应用有较高的兴趣。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调学生的动手能力和实际应用能力的培养。
在教学过程中，分解课程目标为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 滤波器基础知识：- 滤波器的定义、分类及工作原理；- 滤波器的频率响应特性分析；- 滤波器在实际电路中的应用。
2. 滤波器设计与搭建：- 不同类型滤波器的设计方法；- 滤波器电路的搭建与调试；- 滤波器性能的测试与优化。
3. 滤波器仿真与实验：- 使用Multisim、MATLAB等软件进行滤波器设计与分析；- 搭建实际滤波器电路，进行性能测试；- 对比仿真与实验结果，分析误差产生原因。
教学内容安排与进度：1. 第一周：滤波器基础知识学习；2. 第二周：滤波器设计与搭建；3. 第三周：滤波器仿真与实验；4. 第四周：总结与评价。
教材章节关联：1. 《电子技术基础》第四章：滤波器与信号处理；2. 《电子线路设计》第三章：滤波器设计与搭建；3. 《电子测量与仪器》第二章：滤波器性能测试与优化。
课程设计滤波器方面
课程设计滤波器方面一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握滤波器的基本原理和应用方法。
具体包括：1.了解滤波器的基本概念、分类和特性；2.掌握理想滤波器的频率响应及其数学表达；3.理解实际滤波器的特点和应用场景。
4.学会使用滤波器对信号进行滤波处理；5.能够根据实际需求设计和调整滤波器的参数；6.具备分析滤波器性能和选择合适滤波器的能力。
情感态度价值观目标：1.培养学生对信号处理和滤波技术的兴趣和好奇心；2.使学生认识到滤波器在实际工程和科学研究中的重要性；3.培养学生严谨治学、勇于探索的科学态度。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.滤波器的基本概念和分类：介绍滤波器的定义、作用及其在不同领域的应用，分析各类滤波器的特点和区别。
2.理想滤波器的频率响应：详细讲解理想低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器的数学表达和性质。
3.实际滤波器的设计与实现：介绍实际滤波器的设计方法，包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等，并分析其应用场景。
4.滤波器的应用实例：讲解滤波器在信号处理、通信、图像处理等领域的具体应用，如噪声去除、信号提取、图像去噪等。
5.滤波器性能分析与选择：分析滤波器的性能指标，如阶数、截止频率、通带和阻带宽度等，引导学生学会根据实际需求选择合适的滤波器。
三、教学方法本课程采用多种教学方法相结合，以提高学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解滤波器的基本概念、原理和性质，使学生掌握滤波器的基础知识。
2.案例分析法：通过分析实际应用案例，使学生了解滤波器在工程和科学研究中的重要作用。
3.实验法：安排实验环节，让学生动手实践，调整滤波器参数，培养学生的实际操作能力。
4.讨论法：学生进行课堂讨论，分享学习心得和体会，提高学生的沟通和协作能力。
四、教学资源本课程所需的教学资源包括：1.教材：选用权威、实用的滤波器教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：推荐相关领域的经典著作和论文，拓宽学生的知识视野。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1、滤波电路原理分析/article/78377.htm
2、max274有源滤波器的设计应用于春香集成电路通讯第25卷第2期2007年6月
3、四阶巴特沃兹低通滤波器的设计与仿真/p-192816511.html
4、lm324资料/html/dianziDIY/2007/0706/2343.html
2
方案一：使用数字电位器和普通运放组成放大电路。通过控制数字电位器来改变放大器的反馈电阻实现可变增益。这种方案硬件实现较简单,但限于数字电位器的精度较低、档位有限,这种方案很难实现增益的精确控制,同时数字电位器受信号的带宽限制,在运放环路中会影响整个系统的通频带宽。
方案二：采用控制电压与增益成线性关系的可编程增益放大器，便于对放大增益的较精确控制，同时可以降低干扰和噪声。综上所述,本设计采用方案二,AD603是一款低噪声,精密控制的可变增益放大器,温度稳定性高,最大增益误差为0.5dB,满足题目要求的精度,其增益(d B )与控制电压V呈线性关系。
3.2.3
本单元的设计采用的是较为低级的可编程开关电容滤波器，选用的是MAX274开关电容，MAX274的带通滤波截止频率是由周围电阻的阻值决定的，改变提取频率则需要更换
图3.2.6 AD603的电路图设计
相应的电阻。芯片是一个八阶连续时间有源滤波器，由四个独立的二阶有源滤波器组成，可以实现巴特沃兹、切比雪夫、贝塞尔响应滤波，噪声低，动态性能好，中心频率在100Hz——150kHz之间，符合设计要求。芯片及外围连接如图3.2.7所示。确定开关电容滤波器的品质因数Q=0.707， 为中心频率，则电阻 ，电阻 ，电阻 ，系数a的取值为端口FC连接的地方，本单元的设计为FC接地。电阻 ，A为中心频率的增益。系数a具体如图3.2.8
1
1
对于信号处理需要进行滤波和放大，而现有的滤波放大器的可控性能不高，现要求设计一个简单的可控滤波放大电路，实现对放大增益的可控制，并且能够完成带通滤波和某一平率波形的简单提取。
1
输入信号选在低频区，带通滤波范围在100Hz——5kHz。带通滤波增益有明显的变化，范围在40dB——70dB之间即可。滤波区间变化较为平坦，频段提取的中心频率增益不小于10dB，提取频率2000Hz。
3
3
对于设计要求，单一模块无法完全达到，因此需要多级模块串联工作，分步完成，因此系统总体由三个设计单元串联组，如方框图3.1所示
图3.1系统总体方框图
设计为三个单元串行连接，一级单元的输出是下一级单元的输入，对于系统的总体要求由每一块单元单独执行。其中控制电路单独对增益进行控制，若滤波同样采取开关电容滤波器，则完全可以实现可控滤波的操作，即对滤波器进行编程操作或者以不同的时钟脉冲输入滤波器控制截止频率，但是这需要单片机或者逻辑器件的辅助。最后开关电容对处理后的波形在此滤波，提取出指定频率的波形来。
2
方案一：使用集成运放组成的带通滤波器，使中心频率对应要求的提取频率，此处使用切比雪夫响应的滤波器较好，但是集成运放在通带频率和阻带频率的确定较困难，而且切比雪夫滤波器虽然有很好的下降性，但是滤波的波纹较大，参数设计复杂，精度难以提高。
方案二：使用开关电容滤波器组成的带通滤波器，开关电容具有数字滤波器的离散特性，但是不必像数字滤波器那样进行AD和DA转换，可以对模拟信号直接处理，而且速度和精度都大幅度提高，因此本设计采用的是开关电容滤波器进行频率波形提取。
2
2
方案一：无源滤波
RC无源滤波器具有电路简单，抗干扰性强，较好的低频性能，但是RC参数计算较为困难，在滤波特性上与有源滤波相比有一定差距。
方案二：有源滤波器
有源滤波电路是指使用放大器实现滤波功能。有源滤波能够滤除谐波，同时还可以动态补偿无功功率。其优点是反映动作迅速，滤除谐波可达到95％以上，补偿无功细致。选用TI公司的LM324进行滤波单元的设计。
摘要：本设计是一个可控制的滤波放大电路，主要由三个环节构成：四阶巴特沃兹带通滤波器、可控增益的增益放大器和开关电容带通滤波器。实现的是对于100——5000hz低频信号的滤波放大，及最后开关电容滤波器带通滤波选取某频段的波形，同时给予可控增益完成信号的放大。
关键词：巴特沃兹滤波器可控增益放大切比雪夫滤波器
3.2.2
本单元的设计采用AD603AQ芯片，该芯片精密度高，控制精度好，温度稳定性高，增益与控制电压成线性关系，该芯片的内部结构如图3.2.5所示
图3.2.5AD603AQ芯片的内部结构
芯片内部由固定放大器和增益可变的精密无源输入衰减器组成，二者共同决定整个芯片的增益倍数，加在梯形网络输入端的信号进过衰减后由固定增益放大器输出，增益的调整由Vg电压决定，在本设计中，芯片工作在模式三中，反馈端与输出端断路，FDBK对COMN连接一个18uF的电容用于扩展频率响应，为高增益模式，增益电压Vg由一个滑动变阻器控制，呈非线性变化。增益倍数的计算公式为VG=40Vg+30 dB，Vg的电压不超过1v。根据设计要求，此处采用一片AD603，若是设计要求的增益倍数继续扩大，可采用两片或者多片级联工作。
根据设计要求连接AD603的外围电路，如图3.2.6所示。由于设计要求放大增益在40dB——70dB之间，则要求Vg两端的电压在0.25——1v之间。使用滑动变阻器串联，串联电阻数值为1k、15k、4k，其中15k为精确的可调电阻，在电路图中用滑动变阻器表示。
AD603芯片提供了整个电路的主要放大增益部分，增益理论设计在40dB——70dB可调，满足设计要求。
图3.2.8系数a的具体取值
图3.2.7 MAX274及外围连接图
根据设计要求不低于10dB，这里把中心频率的增益定为15dB，为了得到快速下降特性，滤波器模型为六阶阶切比雪夫滤波器，可求得如图3.3.4所示
此单元为最后的频率提取单元，将特定的频率的波形输出。
4
4
该单元的仿真图如4.1.1所示。
图4.1.1低频滤波器单元的仿真图
5、巴特沃兹二阶有源高通滤波电路的设计与仿真
/view/6a95cb3267ec102de2bd89d4.html
6、ad603 ad公司产品说明手册
7、max274 maxim公司产品说明手册
8、lm324 ti公司产品说明手册
附录一
附录二
3
3.2.1
低频滤波器是一个带通滤波器，设计要求希望滤波器的响应足够平坦，因此选用巴特沃兹滤波器，使用一个巴特沃兹低通滤波器和一个巴特沃兹高通滤波器串联组成巴特沃兹带通滤波器。对于单一的巴特沃兹低通滤波器，在2 处有较大的衰减，这里设定为在2 处信号衰减为-30dB，则有滤波器阶数：
其中A为衰减分贝， 为在2 处的归一化频率。可得n=2.16，定阶数为二阶。根据频域的对称性原则，巴特沃兹高通滤波器的阶数也为二阶，组成的是四阶巴特沃兹带通滤波器。二阶巴特沃兹滤波器电路如图3.2.1所示，巴特沃兹滤波器的传递函数为：
仿真结果为波特图测试3dB时的频率为82.94Hz和5.48kHz，其幅频特性曲线如图4.1.2所示，此时输入的信号频率为2kHz。根据仿真结果，低频滤波器的性能和误差符合设计要求。
图4.1.2幅频特性曲线图
4
该单元的仿真图如图4.2.1所示。
仿真结果该增益放大器的幅频特性和波形图如图4.2.2所示，此时输入信号为2kHz。
其中 是滤波器的截止频率， 是滤波器的放大增益。把品质因数定为Q=0.707，电容选用1nF，已知低通滤波器的截止频率为5000Hz，则可求出 ，R=31.84k，对于集成运算放大器，要求两输入端的输入电阻对称，故 ，解得 ， 。所得电路如图3.2.2所示
图3.2.1巴特沃兹二阶低通滤波器
图3.2.2设计得到的电路图图源自.4.1两级单元串联的仿真图5
本设计采用巴特沃兹滤波器和切比雪夫滤波器结合可控制增益放大模块，对信号进行固定为100Hz——5000Hz的低频率部分的滤波，通过增益放大模块对信号进行可控放大，最后由切比雪夫滤波器对频率为3000Hz的波形进行提取。本设计旨在对滤波放大电路可控部分进行改进，缺点是调节精度不高，对于切比雪夫滤波器和巴特沃兹滤波器的频段控制仍依赖于外围电阻的参数而不能达到高度自动化，若是本设计结合单片机或者可编程逻辑控制器件，对外电路的参数进行定量控制，同时改进使用的芯片达到更高的精度，相信这块电路会更完善。
巴特沃兹二阶高通滤波器电路图如图3.2.3所示
图3.2.3巴特沃兹二阶高通滤波器
巴特沃兹二阶高通滤波器传递函数为：
截止频率 滤波器放大增益 已知截止频率为100Hz，选取电容为0.1uF，可得出电阻R=16k， ，R= // ，可得 ，所得的电路图如图3.2.4所示
图3.2.4设计得到的电路图
将两个巴特沃兹滤波器串联，就可以得到滤波器单元的设计电路图。此单元完成信号滤波，使输出的信号在100Hz——5000Hz之间，高通滤波器和低通滤波器组成带通滤波器实现设计要求。
图4.2.2幅频特性曲线图和示波器显示的输入输出波形图
4
该单元的仿真图如4.3.1所示，其幅频特性曲线如4.3.2所示。
由仿真结果来看，满足设计要求的3000Hz波形提取。
图4.3.1频率波形提取单元的仿真图
图4.3.2频率波形提取单元的幅频特性曲线
4
两级单元串联运行如图4.4.1所示，波形如图4.4.2所示，波形纵轴输入的单位为5mv/Div，输出的波形是5v/Div，放大倍数接近1000倍。
1
题目的重点在于滤波和放大，难点在于可控增益的放大和滤波性能的要求。要求设计的电路主要的功能就是滤波和控制放大，而如何做到滤波器性能的要求是滤波器设计主要难点，而可控增益放大器则需要完成如何在要求范围内完成放大增益分贝。题目的实用价值在于现代通讯和传感器领域中要求对信号做出处理，而放大和滤波两种基本处理应用非常广泛，实现增益控制和滤波控制将为自动控制系统实现很大的便利性，尤其是可编程控制的放大滤波器的运用会非常的灵活方便，若是结合单片机的使用，将极大的提高系统的自动化程度。本设计的创新之处在于结合巴特沃兹滤波器、AD603芯片和MAX274芯片，实现了滤波放大和单一频率的波形提取，整体设计在参数计算工作量大大减少，而且在灵活性的基础上实现了设计要求，可以运用在电机和变压器对三次谐波的监控或是信号中的谐波分析。