模擬電子技術(shù)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)方案——有源濾波器設(shè)計(jì)

1、模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)方案實(shí)驗(yàn)題目： 有源濾波系統(tǒng)設(shè)計(jì) 班 級：物理學(xué) 2011級（1）班學(xué) 號： 2011433132 小組成員： 甘國良 劉秦 指導(dǎo)教師： 潘金福 凱里學(xué)院物理與電子工程學(xué)院 2013 年12月 有源濾波系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)目的1、綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識，掌握一般電子線路分析和設(shè)計(jì)的基本方法和步驟；2、培養(yǎng)一定的獨(dú)立分析問題、解決問題的能力；3、實(shí)踐利用EDA軟件繪制電子線路原理圖、PCB圖。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求1、設(shè)計(jì)二階有源低通濾波器，要求截止頻率;通帶內(nèi)電壓放大倍數(shù),品質(zhì)因素2、設(shè)計(jì)二階有源高通濾波器，要求截止頻率;通帶內(nèi)電壓放大倍數(shù)，品質(zhì)因素。3、設(shè)計(jì)二階有源帶

2、通濾波器，要求截止頻率;通帶內(nèi)電壓放大倍數(shù),品質(zhì)因。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理1、框圖設(shè)計(jì)圖1 有源濾波器整體設(shè)計(jì)2、整體電路分析（1） 二階壓控電壓有源濾波器電路分析 用運(yùn)放與少量RC 元件構(gòu)成的有源濾波器具有體積小、性能好、調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。在信號處理方面得到了極為廣泛的應(yīng)用。二階壓控電壓源有源濾波器典型的結(jié)構(gòu)如所示。圖3.1 中是電路中的導(dǎo)納。 圖3.1 二階壓控電壓源有源濾波器二階壓控電壓源有源濾波器傳遞函數(shù)的一般表達(dá)式為： （3-1）式中表示同向輸入端的電壓增益，適當(dāng)選擇，就能構(gòu)成低通、高通、帶通及帶阻等有源濾波器。（2） 二階有源低通濾波器工作原理電路為典型的單端正反饋型低通有源濾波器。它是由

3、兩節(jié)RC 濾波電路和同相放大電路組成，其中同相比例放大電路實(shí)際上就是所謂的壓控電壓源。其特點(diǎn)是，輸入阻抗高，輸出阻抗低。 圖2 二階低通有源濾波器工作原理圖（3） 二階高通有源濾波器工作原理電路分析 二階有源低通濾波器和二階高通濾波器有對偶關(guān)系，二階低通有源濾波器的R 與C 的位置互換，就構(gòu)成了的單正反饋型二階高通有源濾波器電路。 圖3 二階高通有源濾波器工作原理圖（4）二階帶通有源濾波器工作原理電路分析 二階低通有源濾波器和高通有源濾波器相串聯(lián)就構(gòu)成了帶通有源濾波器。條件是低通濾波器電路的截止角頻率 大于高通濾波器電路的截止角頻率 ， 兩者覆蓋的通帶就提供了一個帶通響如圖3.4所示。圖4 二

4、階帶通有源濾波器工作原理3、電路設(shè)計(jì)（1）二階有源低通濾波器設(shè)計(jì)如圖5所示，此電路的傳遞函數(shù)為 （4-1）為了滿足題中所提的性能要求，電路中的 （4-2）不妨令可得可知按課題要求：確定參數(shù)：值不宜太大，即，選在范圍內(nèi)綜合以上要求，選擇，則為了減少偏置電流和漂移取，則、必須選擇精密電阻。圖 5 二階有源低通濾波器（2）二階有源高通濾波器設(shè)計(jì)如圖6所示，此電路的傳遞函數(shù)為 （4-3） 不妨令可得 （4-4）可知按課題要求：確定參數(shù)：值不宜太大，即，選在范圍內(nèi)綜合以上要求，選擇，則解得：為了減少偏置電流和漂移取，則為了滿足題中所提的性能要求，電路中的、必須選擇精密電阻。圖 6 二階有源高通有源濾波器

5、（3） 二階有源帶通濾波器設(shè)計(jì)：如果低通濾波器電路的上限截止頻率高于高通濾波電路的下限截止頻率，則把這樣的兩個低通與高通濾波電路“串連”就可以構(gòu)成帶通濾波器，其原理框圖如下圖所示：低通濾波高通濾波圖7帶通濾波器的組成結(jié)構(gòu)圖如圖8所示，此電路的傳遞函數(shù)為 （4-5）可知按課題要求：確定參數(shù)：值不宜太大，即，選在范圍內(nèi)綜合以上要求，選擇，然后用Matlab編寫如下程序解三元二次方程組clccleareq1=sym(1.5=(R2*C1)/(R1*(C1+C2);eq2=sym(1/sqrt(R1*R2*C1*C2)=6280);eq3=sym(0.707=sqrt(R2*C1*C2/R1)/(C1+C2);eq4=sym(C1=0.01*0.000001);S=solve(eq1,eq2,eq3,eq4) ;C1=S.C1C2=S.C2R1=S.R1R2=S.R