模电课程设计报告材料.doc

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实用标准文案 精彩文档 模拟电路课程设计——带通滤波器 目录 方案选择 框内电路设计 总电路图(草图) 出现的问题及解决措施 收获与体会 附: 1.器件表 2.总电路图 3.参考资料 方案选择 1.滤波器的简介 对于信号的频率具有选择性的电路称为滤波电路,它的功能是使特定频率范围内的信号通过,而阻止其他频率信号通过。通常,按照滤波电路的工作频带为其命名,可分为低通滤波器(LPF),高通通滤波器(HPF),带阻滤波器(BEF),全通通滤波器(APF)。 上图是四种理想滤波电路的频率特性。本课题设计要研究的是带通滤波器,设低频段的截止频率为fp1,高频段的截止频率为fp2,频率为fp1到fp2之间的信号能够通过,低于fp1和高于fp2的信号被衰减的滤波电路是带通滤波器,常用于载波通信或弱信号提取等场合,以提高信噪比。 但是实际上,任何滤波器均不可能具备像上图所示的幅频特性,在通带和阻带之间存在着过渡带,因此四种滤波器的实际幅频特性如下: 2.带通滤波器的方案设计 方案一 UoUi Uo Ui 高通 高通 低通 20lg︳ 20lg︳Au︳ 低通 低通 ff2 f f2 20lg︳ 20lg︳Au︳ 高通 高通 f1f f1 f 20lg︳Au︳ 20lg︳Au︳ 通阻阻 通 阻 阻 f2f1f f2 f1 f 将一个低通滤波器和一个高通滤波器串联起来,即可组成一个带通滤波器,如上图。其中低通滤波器的通带截止频率为f2,高通滤波器的通带频率为f1。当输入信号通过低通滤波器时,ff2的信号被滤掉;然后,再通过高通滤波器,ff1的信号又被滤掉。最后,只有频率在f1和f2之间的信号才能通过电路,从而实现了“带通滤波”的要求。 方案二 Ui(全通)-K2+K1y2(带通)y1(高通)y3(低通)低通2低通1 Ui(全通) - K + K1 y2(带通) y1(高通) y3(低通) 低通2 低通1 Ui全通信号Ui Ui 经过低通信号y3的负反馈和带通信号y2的正反馈,得到高通信号y1 y2y3 y2 y3 y1 y1 y1经过低通滤波器后便得到带通信号y2,y2再经过一个低通滤波器可得到低通y3。这样,输出y2即为带通,便到达了设计目标。 性价比分析 方案一需要注意一个问题,组成带通滤波器时,低通滤波器的通带截止频率f2必须大于高通滤波器的通带截止频率f1,即两个滤波器的通带之间必须要有一部分互相覆盖,覆盖部分的频带范围即为带通滤波器的通带宽度。否则,如果f2f1,则任何频率的信号都无法通过电路,也就无法组成带通滤波器了。 方案二其内在原理基本相同,一个全通信号先减去低通,然后减去高通,剩下的就是带通。但方案二中引入了两个反馈,当频率接近通带截频率但小于时,从输出端引回的反馈信号将增强输入信号的作用,因此,幅频特性在接近通带截止频率时将得到补偿而不会很快下降。总的来说,方案二在通带截止频率的附近得到较好的改善。而且加入带通信号的正反馈,使其滤波功能更加接近切比雪夫滤波器,其在过渡带衰减快,和理想滤波器的频率响应曲线之间的误差最小。 总之,方案二比方案一更加完善,误差也更小,同时也考虑到实验器材的选取条件,因此本课题设计采用方案二。 3.设计要求 (1)输入是1V有效值的正弦波,输出带通波形。 (2)带通滤波中心频率可变,1KHz,5KHz,10KHz三种频率用开关切换 (3)带宽BWf上—f下= 框内电路设计 1.低通滤波电路: iiUpUnUoUiCR i i Up Un Uo Ui C R 积分运算电路具有低通特性,上图是反相输入一阶低通滤波电路。现在分析其电路特性: 因为,通常,在分析运算电路时均设集成运放为理想运放,因而其两个输入端的净输入电压和净输入电流均为零,即具有“虚短路”和“虚断路”两个特点。所以,Up=Un=0;经过电阻R和电容C的电流相等。 电路传递函数 然后S用jw代入,得到: 又有 上限截止频率 下图是低通滤波器的实际幅频特性 2.绝对值电路 UnD2D1Uo’-12V+12VUoUi Un D2 D1 Uo’ -12V +12V Uo Ui 当输入Ui为正时,经过反相器反相,Uo’0,而Un=0,因此二极管D1导通,D2不导通,Uo’=-0.7V。Uo被两个10K的电阻分压,;当输入Ui为负时,经过反相器反相,Uo’0,故D1不导通,D2导通,,由于虚地点,Un=0,所以。 综上所述,输入信号Ui经过绝对值电路后,输出Uo都为正值,且为输入的一半,即。 下面进行EWB波形仿真,输入时1V有效值的正弦波,输出如下: UoUi Uo Ui 总电路图(草图) 1.主体电路 UpUni0i2i3i1+12V-12Vy2y3-12V+12VRy1+12VR-12VUi U

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