有源滤波器方案设计书.docVIP

XXX 毕业设计报告 有源滤波器设计 学生姓名 杜超超 所 在 系 电子信息工程系 班 级 五电0701班 专 业 应用电子技术 指导教师 XXX 2011年10月20日 摘 要 本设计利用模拟电路和数字电路相关知识，根据设定中心频率，采用开环增益80dB以上的集成运算放大器，设计二阶低通、高通、带阻、带通滤波器。利用Multisim7仿真出各种滤波电路的波形和测量幅频特性。通过仿真和成品调试表明设计的有源滤波器可以达到设计要求。主要设计内容： 1．确定有源滤波器的中心频率； 2．设计低通、高通、带阻、带通滤波器； 3．测量设计的有源滤波器的幅频特性； 4．制作与调试 关键词：低通、高通、带阻、带通滤波器 目 录 第1章 概 论 1 1.1 选题依据 1 1.2 有源滤波器的发展概况及现状 1 1.3有源滤波器与无源滤波器的优缺点 2 1.4滤波器的分类 2 1.5 设计的主要内容 2 第2章 有源滤波器的作用与结构 3 2.1 滤波器的基本概念 3 2.2 各种滤波器的作用和结构 4 2.2.1低通滤波器(LPF) 4 2.2.2高通滤波器（HPF） 5 2.2.3 带通滤波器（BPF） 5 2.2.4 带阻滤波器（BEF） 6 第3章 有源滤波器设计 8 3.1低通滤波器设计 8 3.1.1参数的计算 8 3.1.2 仿真及幅频特性测量 8 3.2 高通滤波器的设计 9 3.2.1参数的计算 9 3.2.2仿真及幅频特性测量 10 3.3带通滤波器的设计 10 3.3.1 参数的计算 10 3.3.2 仿真及幅频特性测量 11 3.4 带阻滤波器的设计 12 3.4.1参数的计算 12 3.4.2仿真及幅频特性测量 13 第四章 制作与调试 15 4.1制作 15 4.2调试 15 4.2.1低通滤波器调试 15 4.2.2高通滤波器调试 15 4.2.3带通滤波器调试 16 4.2.4带阻滤波器的调试 16 第5章 总 结 17 致谢 18 参考文献 19 附 录 20 一般无源滤波指通过电感和电容的匹配对某次谐波并联低阻（调谐滤波）状态,给某次谐波电流构成一个低阻态通路。这样谐波电流就不会流入系统。无源滤波的优点为成本低，运行稳定，技术相对成熟，容量大。缺点为谐波滤除率一般只有80％，对基波的无功补偿也是一定的。目前在容量大且要求补偿细致的地方一般使用有源加无源混合型，即无源进行大容量的滤波补偿，有源进行微调。 第2章 有源滤波器的作用与结构 2.1 滤波器的基本概念 由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。可用在信息处理、数据传输、抑制干扰等方面，但因受运算放大器频带限制，这类滤波器主要用于低频范围。根据对频率范围的选择不同，可分为低通(LPF)、高通(HPF)、带通(BPF)与带阻(BEF)四种滤波器，它们的幅频特性如图2-1所示。 由于具有理想幅频特性的滤波器很难实现，只能用实际的幅频特性逼近。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网络的节数越多，元件参数计算越繁琐，电路调试越困难。任何高阶滤波器均可以用较低的二阶RC有滤波器级联实现。 （a）低通 　 （b）高通 (c) 带通 　　 　　 （d）带阻 图2－1　四种滤波电路的幅频特性示意图 2.2 各种滤波器的作用和结构 2.2.1低通滤波器(LPF) 1. 低通滤波器特性 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2－2（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。图2－2（b）为二阶低通滤波器幅频特性曲线。 (a)电路图 (b)频率特性 图2－2 二阶低通滤波器 2．电路性能参数 二阶低通滤波器的通带增益:　 (2-1) 截止频率，它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率: (2-2) 品质因数Q,的大小影响低通滤波器在截止频率处幅频特性的形状: (2-3) 当 时，Q1，在 处的电压增益将大于 ，幅频特性在 处将抬高如图2-2所示。当 ≥3时，Q=∞，有源滤波器自激。由于将 接到输出端，等于在高频端给LPF加了一点正反馈，所以在高频端的放大倍数有所抬高，甚至可能引起自激。 2.2.2 高通滤波器（H