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滤波器的设计与实现论文_学位论文
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
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