濾波器設計報告

1、.燕山大學電子技術課程設計說明書題目：三頻率信號合成分離器學院（系）：信息學院年級專業(yè)：12 光電子 1班學號：120104040018學生姓名：張艷魁指導教師：.燕山大學課程設計（論文）任務書院（系）： 信息學院基層教學單位：12 光電子 1班學 號120104040018學生姓名張艷魁專業(yè)（班級）12光電子 1班設計題目三頻率信號合成分離器設設計一個能將一個三個頻率信號合成信號中各個頻率分離出來的電路，合計成信號的三個頻率分別為f1 1kHz ， f 2100kHz ， f3500kHz 。例技術如合成信號形式為： S(t )sin(2 ft) sin(2 f t ) sin( 2ft)參

2、123數(shù)(1) 能將三個頻率的信號分別提取出來，其它頻率的信號干擾盡量??；(2) 當某一路分離出的信號幅值超過5V ，則點亮對應指示燈；設(3)分離信號用的濾波器至少是2 階有源的；計(4)對設計的濾波器的各項參數(shù)指標要有細致的分析：包括幅頻特性、 相頻要特性、帶寬等各種關鍵技術指標；求(5)設計完成經(jīng)過仿真驗證后，使用ultiboard 9生成電路板。2 周工作量工第一周把每一部分做好，模擬出結(jié)果；作第二周把各個模塊連接起來，綜合調(diào)試，撰寫報告，答辯。計劃參基于 Multisim10的電子電路設計，仿真與應用 . 盧艷紅主考資編. 李峰 . 虞滄編著。料指導教師簽字基層教學單位主任簽字一 .

3、設計要求(1) 能將三個頻率的信號分別提取出來，其它頻率的信號干擾盡量??；.(2) 當某一路分離出的信號幅值超過5V ，則點亮對應指示燈；(3)分離信號用的濾波器至少是2階有源的；(4)對設計的濾波器的各項參數(shù)指標要有細致的分析：包括幅頻特性、 相頻特性、 帶寬等各種關鍵技術指標；(5)設計完成經(jīng)過仿真驗證后，使用ultiboard 9 生成電路板。二、 設計方案三頻率合成濾波器由四個模塊組成，分別為，頻率合成模塊，濾波模塊，峰值檢出模塊，峰值比較及亮燈模塊。集成運放是模擬電路中的重要器件，本次設計大量運用集成運放。 運用集成運放型號為 LM358.LM358 主要特點：可單電源或雙電源工作，

4、 供電電壓 -16V+16V ，功耗小，在一個封裝內(nèi)封裝兩個放大器， 如圖所示，頻率范圍寬，失調(diào)電壓 2mV5mV 。價格低，五毛錢一片。1、 頻率合成模塊：將三個不同頻率的信號合成為一個信號，方便傳輸。單條線可傳輸三個信號，節(jié)約傳輸成本。2、 濾波模塊：將三個不同頻率的信號分別濾出，得到原始信號。也可以濾除噪聲。3、 峰值檢出模塊：輸出信號峰值超過5V 算有正常信號輸出，所以需要峰值檢出模塊，求得峰值。4、 峰值比較模塊：將檢出的峰值與5V 比較，大于 5V 時，點亮 LED 指示燈。三、 系統(tǒng)工作原理1、頻率合成模塊原理圖及仿真結(jié)果左側(cè)是三個信號發(fā)生器，公共端接地， 輸出信號為雙極性正弦信

5、號，后面為兩級模擬信號加法求和電路，雙蹤示波器的 A 、 B 通道分別顯示一級加法求和電路和二級加法球和電路輸出信號。模擬結(jié)果如下圖所示。.如上圖，信號頻率分別為1kHz 、100kHz 、500kHz 。如圖仿真結(jié)果表示，仿真電路可用。2、二階低通濾波器電路及仿真結(jié)果二階低通濾波器電路圖如圖所示，31 線為輸入端，將合成的信號從31 輸入，經(jīng)過濾波器，將100kHz 信號和 500kHz 信號濾掉，剩下1kHz 信號，濾波器設計時，主要調(diào)節(jié)R1、 R2、 C1、 C2 的值，這四個參數(shù)的值與截止頻率有很大關系。關系式如下：Wc2=1/(R1R2C1C2)故，根據(jù)此關系式，合理設置 R1、 R

6、2、 C1、 C2 ，便可以得到期望的滿足要求的截止頻率。.用波特圖儀測得截止頻率圖如下圖：可以看出，低通濾波器不能一下把高頻信號截止掉，而是隨著頻率增加而截止作用越強， 3.2kHz 時候增益為 -7.5dB ，能濾除掉本次課設中的高頻信號。用濾波器看總仿真結(jié)果如圖所示：.3、二階帶通濾波器電路及仿真結(jié)果二階帶通濾波器電路圖如圖所示，31 線為輸入端，將合成的信號從31 輸入，經(jīng)過濾波器，將1kHz 信號和 500kHz 信號濾掉，剩下100kHz 信號，濾波器設計時，主要調(diào)節(jié)R1、 R2、 C1、 C2 的值，這四個參數(shù)的值與截止頻率有很大關系。關系式如下：Wc2=(1/R15C2) （1

7、/R13+1/R14 ）故，根據(jù)此關系式，合理設置 R13、R14、 R15、 C3、 C4，便可以得到期望的滿足要求的截止頻率。.波特圖儀測量結(jié)果如下：如圖可以看出， 在 100kHz 附近的通過較好， 有些損耗， 可以接受， 在 1kHz 和 500kHz 時截止效果較好，所以濾波器設計成功，能夠達到設計要求。用示波器效果如圖所示：.4、二階高通濾波器電路及仿真結(jié)果電路原理圖如圖所示：二階高通濾波器電路圖如圖所示，31 線為輸入端，將合成的信號從31 輸入，經(jīng)過濾波器，將1kHz 信號和 100kHz 信號濾掉，剩下500kHz 信號，濾波器設計時，主要調(diào)節(jié)R20、 R21、 C5、 C6 的值，這四個參數(shù)的值與截止頻率有很大關系。關系式如下：Wc2=1/ （R20R21C5C6 ）.故，根據(jù)此關系式，合理設置 R13、 R14、 R15、C3、C4 ，便可以得到期望的滿足要求的截止頻率。波特圖儀顯示波形如下：在 500kHz 時候通過率比較好，可以接受，能滿足要求，設計成功。5、 峰值檢出電路及仿真結(jié)果。示波器波形如下：.6、 峰值比較及點亮LED 電路及仿真結(jié)果峰值比較電路及點亮LED 燈的電路如圖所示，電壓值高于5V 時集成運放輸出高電壓，后面接LED 燈和一個分壓限流電阻，防止燒毀發(fā)光二極管。改變輸入信號的幅值