二阶rc有源带通滤波器的设计10

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1、电子设计大赛题目:二阶带通滤波器电路设计小组成员：董续盛（组长）杨坤陈贻凡专业：电子科学与技术学号:2011221107120085学号:2011221105200224学号:2011221105200153院系：物理学与电子科学技术学院完成时间：2013年5月29日星期三二阶带通滤波器的设计摘要：带通滤波器是指能够通过某一频率范围内的频率分量，但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器。本文重点介绍了以Multisim仿真软件为平台，分析和设计了带通滤波器电路。使用虚拟示波器、波特图示仪等设备，采用理论分析、计算和交流仿真分析等多种方法，详细探讨了带通滤波器电路的原理及工作特性，完

2、成实际电路仿真，给出了Multisim软件电路仿真过程和效果。介绍了高低通滤波器的工作原理。设计了一个由高通滤波电路和低通滤波电路级联而组成的带通滤波，给出了系统的电路设计方法以及主要模块的原理分析。实验结果表明，该滤波器具良好的滤波效果以及运行稳定可靠等优点。关键词：Multisim带通滤波器仿真一、滤波器的分析1.1简介带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带阻滤波器的概念相对。.1.2工作原理一般的理想滤波器应该有一段完全平坦的通带，在那段频带内信号能无衰减的输出，实际上，并不存在理想的带通滤波器。滤波器并不能够将期望频率范

3、围外的所有频率完全衰减掉，尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。这通常称为滤波器的滚降现象，并且使用每十倍频的衰减幅度dB来表示。通常，滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好，这样滤波器的性能就与设计更加接近。然而，随着滚降范围越来越小，通带就变得不再平坦一开始出现“波纹”。这种现象在通带的边缘处尤其明显，这种效应称为吉布斯现象。1.3系统整体结构及主要电路整体系统结构如下图所示，由高通滤波电路，低通滤波电路及其他辅助电路组成，本电路实现了信号有各种频率到频率只剩下1000Hz到100kHz的变换。该系统工作过程为：第一阶段：各种频率的信号输入高通滤波器，低于高通滤波器

4、截止频率的信号被衰减到很小，导出高于截止频率的信号。第二阶段：由高通滤波器导出的信号进入低通滤波器，经过电路作用，高于低通滤波器的截止频率的信号被衰减到很小，导出频率介于1000Hz到100kHz之间的信号间的信号1.4滤波器的分析及设计1.4.1滤波器按元件分类分为无源滤波器和有源滤波器(1)无源滤波器：由电感L、电容C及电阻R等无源元件组成。(2)有源滤波器：一般由集成运放以及RC网络构成，它具有体积小、性能稳定等优点，同时，由于集成运放的増益和输入阻抗都很高，输出阻抗很低，故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用，利用有源滤波器可以突出有用频率的信号，衰减无用频率的信号，抑制干扰和噪声，

5、以达到提高信噪比或选频的目的，因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信兮处理。1.4.2本文主要用到有源滤波器，下面我们介绍一下几种有源滤波器。(1).二阶低通滤波器。如图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。图1(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1二阶低通滤波器二阶低通滤波器性能参数表达式为1/(CGRRi)(3.2.1.1)Q=0.707oc/Q=1/RiC+1/R2C+(1+Av)(3.2.1.2)Av=1+R,/R3(3.2.

6、1.3)(2).高通滤波器将图2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2(b)为二阶高通滤波器幅频特性曲线。U)电路S(b)幅频待性图2二阶高通滤波器二阶高通滤波器性能参数表达式为o)c2=1/(CGRR!)(3.2.2.1)Q=0.707oc/^l/RiC+l/RzC+d+Ad/RA(3.2.2.2)AV=1+R4/R3(3.2.2.3)(3).带通滤波器带通滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑

7、制。典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。如图3(a)所示。本电路的优点是改变Rr和Rl比例就可改变频宽而不影响中心频率。图3(b)为二阶高通滤波器的幅频特性曲线。图3二阶带通滤波器二阶带通滤波器性能参数表达式为<^c2=(1/Ri+1/R3)/R2C2(3.2.3.1)Q=oo/B«.(3.2.3.2)Av二1+R4/R5(AV彡2)(3.2.3.3)1.4.3滤波器的传输函数如下表表3.1.2.1二阶RC滤波器的传输