滤波器的设计与实现论文_学位论文.doc

信号与系统课程设计 课程名称：信号与系统 题目名称：滤波器的设计与实现 学 院：电气与电子工程学院 专业班级：电气工程及其自动化 学 号：U201111844 学生姓名：刘梦娜 指导教师：黄劲 2013年08 月25 日 目 录 一、设计要求····································2 二、设计原理····································2 三、设计思路····································3 四、设计内容 4.1 单元电路的设计……………………………………4 4.1.1 原理图设计……………………………………4 4.1.2 滤波器的传输函数与性能参数………………6 4.2电路的仿真与检验 …………………………………8 4.2.1 低通滤波器仿真………………………………8 4.2.2 高通滤波器仿真………………………………10 4.2.3 带通滤波器仿真………………………………12 五、设计感想··································14 六、参考文献··································15 设计要求 自己设计电路系统，构成低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。利用Matlab仿真。 图2.2.1 RC有源滤波总框图 2.2.1子框图的作用 1．RC网络的作用 在电路中RC网络起着滤波的作用，滤掉不需要的信号，这样在对波形的选取上起着至关重要的作用，通常主要由电阻和电容组成。 2 .放大器的作用 电路中运用了同相输入运放，其闭环增益 RVF=1+R4/R3同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大级。 3.反馈网络的作用 将输出信号的一部分或全部通过牧电路印象输入端，称为反馈，其中的电路称为反馈网络，反馈网络分为正、负反馈。 三、设计思路 有源滤波器的设计是按照要求然后根据图表确定滤波器类型和阶数，再根据表格数据可得到滤波器中元件的参数，然后对该电路进行仿真，验证是否符合要求，具体步骤如下： 根据阻带和通带衰减速率要求确定滤波器类型和阶数； 查表得到参数并进行归一化设计； 去归一化，确定具体参数； 仿真电路，验证是否符合要求； 根据实际需求，我们期望得到一个在100Hz处衰减3dB在300Hz处衰减50dB的低通滤波器，和一个在50Hz处衰减3dB在10Hz处衰减50dB的高通滤波器。 对于低通滤波器归一化设计，先得到陡度系数As=故在rads=3处衰减要大于50dB,查表得4阶0.5dB切比雪夫滤波器符合要求， ， 选择阻抗变化系数 故电路中 高通滤波器同理易得，采用的是3阶0.5dB切比雪夫滤波电路， 令 得到 带通滤波器就是将高通低通滤波器串联起来 四、设计内容 4.1 电路的设计 4.1.1 原理图设计 1. 低通滤波器 低通滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号。 如图4.1.1.1（a）所示，为典型的二阶有源低通滤波器。它由两级RC滤波环节与同相比例运算电路组成，其中第一级电容C接至输出端，引入适量的正反馈，以改善幅频特性。( b）为二阶低通滤波器幅频特性曲线。 (a). (b). 图4.1.1.1 二阶低通滤波器 2. 高通滤波器 高通滤波器用来通过高频信号，衰减或抑制低频信号。 将图4.1.1.1低通滤波电路中起滤波作用的电阻、电容互换，即可变成二阶有源高通滤波器，如图4.1.1.2(a)所示。高通滤波器性能与低通滤波器相反，其频率响应和低通滤波器是“镜象”关系。图4.1.1.2（b）为二阶高通滤波器幅频特性曲线。 (a) (b). 图4.1.1.2 二阶高通滤波器 3. 带通滤波器 带