二階有源高通濾波器的設(shè)計(jì)

1、2011級通信工程 模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書課題名稱 二階有源高通濾波器的設(shè)計(jì)姓 名 *學(xué) 號 *院、系、部通信與電子工程學(xué)院專 業(yè)*指導(dǎo)教師*2012年 12 月21 日一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：設(shè)計(jì)任務(wù)： 設(shè)計(jì)一個二階有源高通濾波器。要 求： 1. 獨(dú)自設(shè)計(jì)一個下限截止頻率為20kHz二階有源高通濾波器； 2.采用Multisim仿真電路，驗(yàn)證和完善設(shè)計(jì)方案； 3. 寫出設(shè)計(jì)報(bào)告； 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 二、指導(dǎo)教師評語：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 三、成績： 驗(yàn)收蓋章 年 月 日二階有源高通濾波器的設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)目的（1）熟悉二階有源濾波電路幅頻特性和相頻特性。（2

2、）掌握二階有源濾波電路的快速設(shè)計(jì)方法。（3）掌握二階有源濾波電路的調(diào)試及其幅頻特性和相頻特性的測試方法。2 設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)一個下限截止頻率為20kHz的二階有源高通電路： 選擇合適的運(yùn)算放大器以及合適的電容電阻，并使之構(gòu)成完整的電路圖。3 設(shè)計(jì)過程二階有源高通濾波器由直流穩(wěn)壓電源電路，二階高通濾波器電路組成，總設(shè)計(jì)圖如圖1所示：輸 出信號源二階高通濾波器 圖1 總體框圖3.1方案論證根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求設(shè)計(jì)一個二階高通濾波電路，頻率高于20KHz的信號可以通過，而信號低于20KHz的信號衰減。由輸出量與輸入量之比為傳遞函數(shù)即式中 電路中既引用了正反饋，又引入了負(fù)反饋。當(dāng)信號頻率趨于零時(shí)，反饋很弱；當(dāng)

3、信號趨于無窮大時(shí)，由于RC的電抗很大，因而Up(s)趨于零。所以，只要正反饋引入得當(dāng)，就既可能在f=f0時(shí)使電壓放大倍數(shù)數(shù)值增大，又不會因?yàn)樨?fù)反饋過強(qiáng)而產(chǎn)生自激振蕩。同相輸入端電位控制由集成運(yùn)放和R1,R2組成的電壓源，故稱為壓控電壓濾波電路。同時(shí)該電路具有減少、增益穩(wěn)定、頻率范圍寬的優(yōu)點(diǎn)。電路中C、R構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)。3.2電路設(shè)計(jì) （1）設(shè)計(jì)原理二階高通濾波器的特點(diǎn)是，只允許高于截止頻率的信號通過。二階高通濾波器的理想物理模型如圖2所示 圖2二階高通濾波器的理想物理模型 （2）設(shè)計(jì)分析二階有源高通濾波電路圖如圖2所示，由圖可見，它是有兩節(jié)RC濾波電路和同相比例放大電路組成，其特點(diǎn)是輸入阻抗高，

4、輸出阻抗低。 二階有源高通濾波電路：a. 通帶增益 b.傳遞函數(shù)c.頻率響應(yīng)令 則可得出頻響表達(dá)式(3)參數(shù)計(jì)算電容器、的容量應(yīng)在納法數(shù)量級上，電阻的阻值應(yīng)在幾百千歐以內(nèi)?，F(xiàn)選擇電容大小C1=C2=5nF，則根據(jù)公式可得：R=R=1/（2*fL*C）=1/(2*3.14*20000*0.)=1.59千歐，選擇電阻 1.66千歐.與計(jì)算值有一點(diǎn)誤差，所以，可能導(dǎo)致截止頻率比20KHz稍有偏差。所以選擇： R=R=1.66千歐，C1=C2=5nF，Rf =5千歐，R1=10千歐，則：A0=1+Rf /R1=1.5（符合3,能穩(wěn)定工作）4 仿真與結(jié)果(1)組裝二階有源濾波電路。 其中R=R=1.66

5、千歐 Rf=5千歐，R1=10千歐 C=C1=C2=5nF (2)仿真電路圖如圖3 圖3仿真電路圖（3）波特儀顯示結(jié)果如圖4所示 圖4仿真結(jié)果由圖4可知，此電路對20KHz以下的信號具有一定的過濾作用，對20kHz以上的信號可以完全通過。此外，由于受運(yùn)放增益帶寬積為有限值的影響，高通濾波器的幅頻響應(yīng)有所下降。（4）輸入信號為30kHz，10V時(shí)示波器顯示結(jié)果如圖5所示 圖5輸入信號為30kHz，10V時(shí)示波器顯示結(jié)果(5)當(dāng)輸入信號為100Hz，10V時(shí)示波器顯示結(jié)果如圖6所示 圖6 輸入信號為100Hz，10V時(shí)示波器顯示結(jié)果根據(jù)圖5和圖6的對比可知，此電路對20KHz以上的信號可以通過，對

6、20KHz以下的信號具有一定的抑制作用。5主要儀器與設(shè)備函數(shù)信號發(fā)生器一個。兩個5nf 的電容。兩個1.66千歐的電阻，一個5千歐的電阻，一個10千歐的電阻。運(yùn)算放大器一個。示波器一個。波特儀一個。6設(shè)計(jì)體會與建議 6.1設(shè)計(jì)體會本次課程設(shè)計(jì)讓我們了解了濾波器的工作原理以及分類，也讓我們熟悉了函數(shù)發(fā)生器與示波器，接觸并學(xué)會用 Multisim10.0進(jìn)行仿真，強(qiáng)化了我對解決實(shí)際電路設(shè)計(jì)問題。培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考、認(rèn)識問題、解決問題的能力。這次課程設(shè)計(jì)，第一次接觸Multisim10.0,這使我在這次設(shè)計(jì)中遇到的難題層出不窮，明白了理論與實(shí)際的差距，讓我感覺到了自己各方面知識的匱乏以及經(jīng)驗(yàn)的不足，

7、明白在以后的學(xué)習(xí)中，要注意理論與實(shí)際的結(jié)合，勤于動手。6.2對設(shè)計(jì)的建議這次課程設(shè)計(jì)，由于理論知識的不足，再加上平時(shí)沒有什么設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一開始的時(shí)候有些手忙腳亂，不知從何入手。在我們初次接觸課程設(shè)計(jì)的時(shí)候，由于是第一次接觸，老師就是我們的引路人，老師的指導(dǎo)讓我們能夠有一個明確的目的和方向，從而效率就能夠得到提高，這樣我們就會有更充足的時(shí)間去學(xué)習(xí)其他知識，讓自己的知識面更廣泛。當(dāng)然空洞的理論是永遠(yuǎn)也比不上實(shí)際技能的掌握的，讓我們自己去解決問題，能更好的培養(yǎng)自己獨(dú)立思考的能力。不過，還是希望老師您能給我們多一點(diǎn)建議，讓我們學(xué)到的知識更多，更豐富，這對我們今后的工作也將會有莫大的幫助，在此謝謝老師！參考文獻(xiàn)1 康華光主編