电子滤波器设计规划.doc

实验二：滤波器设计 实验目的 1、了解滤波器设计理论基础。 2、掌握滤波器设计软件Filter Solutions使用方法。 3、掌握有源滤波器设计及测试方法。 实验内容 学习使用Filter Solutions来设计滤波器； 通过相关资料来计算得到所要求设计的滤波器的元件的值并设计滤波器； 焊接电路，最终测量相关数据，验证所设计的滤波器是否满足要求。 实验器材 示波器、毫伏表、信号源、扫频仪。 实验原理 （一）滤波器基本理论 滤波器可以按几种方法来分类。例如模拟滤波器是用来处理模拟信号，即信号是时间的连续函数，而数字滤波器是用来处理数字化的连续波形。滤波器按其设计的工作频段可分为集总元件设备和分布元件设备。最后按其使用的元件类型可分为无源滤波器和有源滤波器。 滤波器的实质是通过某些频率位于滤波器通带内的信号，而阻止或者衰减一些频率位于阻带内的信号。通常碰到的选频滤波器类型定义如下： （1）低通滤波器：在0和截止频率ωc之间为通带，高于ωc是阻带，其带宽B=ωc； （2）高通滤波器：在0和截止频率ωc之间为阻带，高于ωc是通带； （3）带通滤波器：在两个截止频率ωL和ωU之间为通带，在0和ωL之间以及ωU以上为阻带。其带宽B=ωU-ωL； （4）带阻滤波器：ωLωωU为阻带，0ωωL及ωωU为通带； （5）全通滤波器：平等的传通所有的频率信号，即对所有频率信号其|H(jω)|都是常数，但其相位φ(ω)通常是频率的函数。 滤波器设计 巴特沃斯滤波器设计： 按照实验要求，设计的巴特沃斯滤波器，要满足在100khz时为截止频率，满足不小于60db/十倍频，所以考虑到巴特沃斯滤波器要在阻带内陡度较大，所以要使阶数较大才满足要求，所以考虑到设计一个三阶的滤波器，可以符合要求，由于巴特沃斯在三阶时归一化的传递函数分母多项式满足，所以根据计算 然后去归一化，，所以所以按照所计算得到的数据进行仿真，仿真图如下: 仿真得到的波特图： 根据仿真结果可知，此电路可行，所以焊接电路，测量相关数据，得到实验结果。 切比雪夫滤波器： 同理，由于切比雪夫滤波器和巴特沃斯类似，所以可以根据查表得到，归一化的三阶滤波器的三个电容值，，然后进行去归一化操作，可以得到，，，按照相关参数进行仿真，得到仿真图如下： 截止频率（-3dB）：十倍频： 最后按照电路图进行焊接，焊接电路完成后，进行参数的检查，看是否符合要求。 三：带通滤波器的设计 设计一个带通滤波器，阻带衰减：40dB，中心频率：60kHZ，通带宽度：10kHZ，阻带宽度：60kHZ。本组采用前面用一个四阶低通巴特沃茨滤波器，后面用一个四阶高通巴特沃茨滤波器，构成一个电压反馈型滤波器，根据阶数与增益的关系设定相关的增益电阻值，根据所需频率值设定所取的电阻值，电路图如下： 下图表示四阶低通巴特沃茨滤波器的输出结果，中心频率在60KHZ 下图表带通输出，中心频率为60HZ 焊接电路进行测试。 总结： 带通滤波器电路在测试时发现需要调节增益时，因没有滑动变阻器无法改变。 在调节滑动变阻器时，最好先将值调节到理想值再进行测试。 在测试时可分级进行测试，从而提高精准度。