高頻超聲波濾波電路及其multisim仿真驗(yàn)證(共3頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上高頻超聲波濾波電路及其multisim仿真驗(yàn)證【摘要】 本文設(shè)計(jì)了一種可應(yīng)用于中高頻超聲波工作場(chǎng)合的濾波電路。利用多重反饋帶通濾波電路的特性，使濾波電路具備狹窄的帶通，并且在中心頻率處的信號(hào)增益較高。并利用multisim軟件對(duì)濾波電路的性能進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，得出了較為理想的結(jié)果。【關(guān)鍵詞】 帶通濾波 中高頻 multisim0 引言隨著科技的進(jìn)步，超聲波技術(shù)越來越多的被應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)和生活中。超聲波具有定向性好、能量集中、在傳輸過程中衰減較小，反射能力較強(qiáng)等特點(diǎn)，不受光線、被測(cè)物顏色等的影響，在惡劣環(huán)境下具有一定的適應(yīng)能力。尤其準(zhǔn)確度和分辨率更高的中高頻超聲領(lǐng)域，在某

2、些要求較高的場(chǎng)合體現(xiàn)了不可忽視的作用。本文設(shè)計(jì)了一款針對(duì)中高頻的超聲波濾波電路，該電路主要應(yīng)用于水下12MHz超聲波信號(hào)處理，并利用multisim軟件對(duì)電路特性進(jìn)行了仿真。1 濾波電路原理圖設(shè)計(jì)及仿真結(jié)果1.1 帶通濾波電路設(shè)計(jì)圖1 帶通濾波電路圖帶通濾波電路如上圖所示，電路采用多重反饋方式。該濾波電路采用兩個(gè)相同的多反饋濾波電路級(jí)聯(lián)的方式進(jìn)行濾波。與普通的寬帶寬濾器相比，這種過濾器一些獨(dú)特的功能：1、它有兩條反饋路徑，所以又被稱為多反饋濾波器。2、運(yùn)算放大器是工作在反相模式。一般來說，此種窄帶通濾波器是專為特定值的中心頻率f c和Q來設(shè)計(jì)的。圖中的R7、R8、R9的作用是為了給運(yùn)算放大器的

3、正向輸入端提供參考電壓。參數(shù)計(jì)算方法如下（以第一級(jí)為例）:中心角頻率：0處電壓放大倍數(shù)：品質(zhì)因數(shù)Q：（BW<<0時(shí)）1.2 電路仿真結(jié)果圖2 帶通濾波電路波特圖如圖2所示，此帶通濾波電路可通過的頻率范圍為650kHz2.6MHz，其中在f=1.3MHz時(shí)增益最大最高可達(dá)到18dB左右。而對(duì)此頻率范圍外的其他信號(hào)抑制都較為明顯。由于現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)和工作中，水下超聲應(yīng)用的頻率范圍大多數(shù)為12MHz的頻率范圍，所以此電路非常適用于水下超聲信號(hào)的濾波。圖3 帶通濾波電路輸入和輸出信號(hào)波形圖圖3為此帶通濾波電路對(duì)1MHz信號(hào)的濾波效果。如圖所示，帶有三角標(biāo)號(hào)的為電路的輸出信號(hào)，另一信號(hào)為電路的輸入

4、信號(hào)。圖3下為示波器的相關(guān)參數(shù)。由圖知，輸入信號(hào)幅值范圍為±200mV，輸出信號(hào)幅值范圍為±1.6V左右，增益大概在17dB，與波特圖的相關(guān)結(jié)果較為吻合。2結(jié)語本文設(shè)計(jì)的超聲波濾波電路具有非常窄的帶寬，并且在12MHz頻率范圍內(nèi)的增益較為明顯。文中對(duì)電路進(jìn)行了理論分析和計(jì)算，通過multisim進(jìn)行軟件仿真，并通過仿真結(jié)果驗(yàn)證了電路設(shè)計(jì)的合理性。由于此電路具有非常窄的帶寬，且在12MHz頻率范圍內(nèi)對(duì)信號(hào)的增益較為明顯，而生產(chǎn)生活中所用到的水下超聲波頻率范圍多為12MHz，故此電路可很好的應(yīng)用于水下超聲波測(cè)量中，對(duì)水下超聲波信號(hào)的信號(hào)處理具有很大的益處。參考文獻(xiàn)1 羅文毅，俞寧. 智能化超聲波液體流量計(jì)的研制J.自動(dòng)化與儀表，2001，,16(3):22-23,322 李廣峰.智能化超聲波水流量計(jì)的硬件設(shè)計(jì)與制作D.西安：西安理工大學(xué)，20003 王志龍，孟紅.超聲波流量測(cè)量技