多功能滤波器设计仿真与实现.docx

目 录 题目 1 内容摘要 1 设计任务 1 设计要求 1 方案论证 2 电路仿真验证 5 实物焊接 8 总结 10 参考文献 11 附录：元件清单 11 题目：多功能滤波器设计仿真与实现 内容摘要 为更好的运用所学的知识，加深对电子电路的掌握，达到创新的目的。通过实践制作 一个多功能滤波器，学会合理的利用集成电子器件制作电路基于模拟电路的课程设计与制 作。本次设计制作一个多功能有源滤波器，使用四个运算放电器，分别实现低通，带通， 带阻，高通滤波电路，实现多功能滤波电路的设计。 设计任务 根据要求，完成具有高通、低通、带通、陷波功能的滤波器电路的仿真设计、装配与调 试。 设计要求 ①截止频率可调； ②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。 ③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理 并仿真实现系统功能。 ④安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。 ⑤选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。 高通 高通 A(U。(s)) 带通 D(U(5)) 方案论证 电路原理图如图。 图一 图 基本电路分析 由上图所示的电路原理图可得以下各式。 01 由以上各式可以得到A,B,C,D四个输出端口的电压增益分别为：Ao,An,Am,Ao 以下各式为电压增益的复频域表示。 R=R?=R?=R=R?=R?=R?=R?=R=10KQ Ci=Cz=0.01uf Q = 0.66 IA(0)=|A(o)l=1(0dB) A(oo)=0.66(3.6dB) 图二为各电压增益关于角频率σ的函数图像。 AC0)过 波 AC0) 过 波 带 A(0) 阻 节通 阻 节 O 1AG0)1A( 1AG0)1 A( ) O 1.AG0)1《0 1.AG0)1 A(0%)A(0o) A(0%) A(0o) √2 O BW IAG@)1A二阶带阻 IAG@)1 A O@ O IAU6)1A二阶全通 IAU6)1 A f) 图二 由图中可以看出A端口输出电压在高频输入时正常输出，低频时信号被衰减，因此具有高 通特性。B端口输出电压在低频与高频输入时都被衰减，因此具有带通特性。C端口输出 电压在高频输入时被衰减，因此具有带通特性。D端口输出电压在中频输入时被衰减，因 此具有带阻特性。 综合以上分析，多功能滤波电路可以同时实现高通，带通，低通，带阻四种滤波特性。滤 波电路的截止频率为 ,前文中的各个各式构成了确定多功能有源滤波器电阻，电 容的原则。若改变滤波器的高低通截止频率，可调节电路中电容值或电阻值。 电路仿真验证 本次制作采用Proteus仿真软件仿真。首先在软件工作区绘制电路源理图，并确定个电路 元件的值，如图三所示。采用不同频率的输入信号，观察A,B,C,D四个输出端口的输出电 压波形。其中A为高频输出，B为带通输出，C为低通输出，D为带阻输出。 - 图三 图四为高频信号输入，图中可以看出此时A,D端口正常输出，B,,C端口输出被抑制。 图五为低频信号输入，图中可以看出此时C,D端口正常输出，A,B端口输出被抑制。 由此可以看出此滤波电路中A断口具有高通特性，B端口具有带通特性，C端口具有带通 特性，D端口具有带阻特性。 神co 神 co 图 四 R1幅 R1 图 五 图六中可以看出此时A,B,C三端口信号都可以正常通过，D端口信号被抑制。此时信为中频输入。 这说明高通，带通，低通频域具有交叉之处。此处频率的信号输入时，A,B,C三端都有输出。 图六 实物焊接 按照电路图在面包板上用焊锡直接焊接，焊接图如下。图七为反侧照片，图八为正面照片。 图七 图八 总 结 本次设计主要通过模拟电路的知识设计出能够通过低频，高频，通带，阻带的多功能 滤波电路。其中包括四部分电路，分别是高通滤波电路，带通滤波电路，低通滤波电路， 带阻滤波电路。整个电路使用了四个集成运放。四个集成运放通过电阻和电容串接。四个 集成运放分别构成了高通，带通，低通，带阻输出。二阶滤波电路的主要性能指标有通带 增益，Q值及截止频率等。以proteus为平台分析二阶多功能滤波电路，使用虚拟示波器等 虚拟元件，采用交流分析方法和参数扫描分析方法，仿真分析了二阶多功能滤波电路的工 作特性，及各元件的参数对输入输出的影响。通过仿真分析，仿真结果与理论计算相符。 根据本课程设计的计划安排，经过紧张的学习工作，基本实现了原定的目的与任务， 完成了多功能滤波器设计仿真与实现的任务。通过本次模拟电子技术基础课程设计，我进 一步掌握了有源滤波器及示波器在测量时的注意事项和操作规范。与此同时，我了解了二 阶多功