有源带阻滤波器.doc

湖南文理学院课程设计报告 课程名称： 院 部： 电气与信息工程学院 专业班级： 学生姓名：（） 指导教师： 完成时间： 报告成绩：  摘要 3 第1章 设计目的及要求 4 1.1设计任务 4 1.2设计要求 4 第2章 滤波器的设计原理依据及元器件的选择 5 2.1滤波器的介绍 5 2.2 有源滤波器的设计 5 2.3滤波器类型及阶数的选择 6 第3章 multisim辅助设计及修正 10 第4章采用protel设计电路图及问题 11 4.1 protel注意事项 11 4.2 制作pcb板的流程 12 4.3 注意事项 12 第5章 调板以及测试分析 12 5.1测试仪器表 12 5.2 对安装好的电路按一下方法进行调整和测试： 13 5.3实际电路遇到的问题及解决方法 13 5.4 测试结果和幅频图分析 14 结论 16 心得体会及建议 16 参考文献： 17 摘 要 带通滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率（通常是某个频率范围）的信号通过，而其它频率的信号幅值均要受到衰减或抑制。带阻滤波器的功能是在规定的频带信号不能通过或受到很大衰减，而在其余频率范围，则信号能顺利通过。本实验的目的就是通过运放ＬＭ３２４设计一个有源带阻滤波器的电路。 第1章 设计目的及1.1设计任务 设计一个二阶有源带阻滤波器。 1.2设计要求 （1）中心截止频率fc=50Hz； （2）增益Av＝2； （3）Q大于10； （4）阻带衰减速率大于等于15dB/10倍频程； （5）调整并记录滤波器的波形、性能参数及幅频特性。 第2章 滤波器的设计原理依据及元器件的选择 2.1滤波器的介绍 滤波器是一种能使有用信号通过，滤除信号中的无用频率，即抑制无用信号的电子装置。 有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。 带阻滤波器是一个阻止特定频率而让其他频率通过的部件。理想带阻滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移，而在阻带内其幅值应为零。但实际滤波器不能达到理想要求。为了寻找最佳的近似理想特性，本论文主要着眼于幅频响应，而不考虑相频响应。一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。 滤波器的阶数越高，幅频特性衰减的速率越快，但RC网络节数越多，元件参数计算越繁琐，电路的调试越困难。任何高阶滤波器都可由一阶和二阶滤波器级联而成。对于n为偶数的高阶滤波器，可以由节二阶滤波器级联而成；而n为奇数的高阶滤波器可以由节二阶滤波器和一节一阶滤波器级联而成，因此一阶滤波器和二阶滤波器是高阶滤波器的基础。 2.2 有源滤波器的设计 有源滤波器的设计，就是根据所给定的指标要求，确定滤波器的阶数n，选择具体的电路形式，算出电路中各元件的具体数值，安装电路和调试，使设计的滤波器满足指标要求，具体步骤如下： （1）根据阻带衰减速率要求，确定滤波器的阶数n。 （2）选择具体的电路形式。 （3）根据电路的传递函数和归一化滤波器传递函数的分母多项式，建立起系数的方程组。 （4）解方程组求出电路中元件的具体数值。 （5）安装电路并进行调试，使电路的性能满足指标要求。 2.3滤波器类型及阶数的选择 根据课设要求，我们选择巴特沃斯（butterworth）滤波电路。巴特沃斯滤波器的幅频响应在通带中具有最平幅度特性，但是通带到阻带衰减较慢。由于要求为-40dB/十倍频程，选择二阶有源低通滤波器电路，即n=2。 有源2阶带阻滤波器电路如图1所示。 二阶有源带阻滤波器 图1 在集成运放输出到集成运放同相输入之间引入一个负反馈，在不同的频段，反馈的极性不相同，当信号频率f≠fc时（fc 为截止频率），电路的每级RC 电路的相移趋于-90o，两级RC 电路的移相到-180o，电路的输出电压与输入电压的相位相反，故此时通过电容C引到集成运放同相端的反馈是负反馈，反馈信号将起着削弱输入信号的作用，使电压放大倍数减小，所以该反馈将使二阶有源带阻滤波器的幅频特性高频端迅速衰减，阻止特定频段信号通过。 二阶带阻滤波器电路及工作原理（BEF） 如图1（a）所示，这种电路的性能和带通滤波器相反，即在规定的频带内，信号不能通过（或受到很大衰减或抑制），而在其余频率范围，信号则能顺利通过。在双T网络后加一级同相比例运算电路就构成了基本的二阶有源BEF。 (a) 电路图 (b) 频率特性 图2二阶带阻滤波器