数字滤波器课程设计

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1、潍坊学院专业课综合课程设计说明书——数字滤波器系部：信息与控制工程学院专业：电子信息工程班级：2100级2班学生姓名:苌金超学号:10031340222指导教师：徐国盛2013年12月13日目录一、设计要求及原理………………………………………………………………2二、设计原理……………………………………………………………………2三、设计思路…………………………………………………………………3四、设计内容……………………………………………………4A、一阶有源滤波电路…………………………………………………4B、二阶有源滤波电路………………………

2、…………………………61、二阶低通滤波电路…………………………………………62、二阶高通滤波电路…………………………………………83、二阶带通滤波电路…………………………………………9C、用仿真软件设计滤波器……………………………………………121、给定性能参数设计滤波器………………………………12a、二阶低通滤波器…………………………………………12b、二阶高通滤波器…………………………………………13c、二阶带通滤波器…………………………………………142、不同阶数滤波器性能比较………………………………15D、滤波器的Matlab设计

3、仿真…………………………………………161、二阶低通滤波器…………………………………………162、二阶高通滤波器…………………………………………18五、实验总结和分析…………………………………………21六、参考文献…………………………………………21一、设计要求在两周的时间内2013-12-02至2013-12-12.根据指导老师(王学礼老师)的要求,自已设计电路系统，构成低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。利用Matlab或其他仿真软件进行仿真。有源滤波器由是有源元件和无源元件(一般是R和C)共同组成的电滤波器。和无源滤波器相比，它的设

4、计和调整过程较简便，此外还能提供增益。因此，本课程设计中选择了二阶有源滤波器作为主要研究对象。1、自行设计电路图，确定前置放大电路，有源滤波电路，功率放大电路的方案，并使用绘图软件（ElectronicsWorrkbench）画出设计电路，包括低通、高通和带通。2、所设计的滤波器不仅有滤波功能，而且能起放大作用，负载能力要强。3、根据给定要求和电路原理图计算和选取单元电路的元件参数。4、用Matlab或其他仿真软件（FilterLab）对滤波器进行仿真，记录仿真结果。二、设计原理1、电容器C具有通高频阻低频的性能。2、由源滤波器由放大电路

5、部分和滤波电路部分组成。3、仿真软件可以将滤波器的性能直观的表现出来。4、各种滤波器的幅频特性：三、设计思路滤波器阶数越高滤波效果越好。当然，无论电感电容滤波器还是模拟滤波器，算法都会随着阶数的增加变得复杂。一阶滤波器是最简单的滤波器，也是高阶滤波器的基础。所以在设计过程中先从一阶滤波器着手考虑，将其原理应用到二阶以致多阶。实现滤波器的电路很多，在考虑二阶滤波器设计的时候，主要以压控电压源式滤波电路作为考虑，其特点是运算放大器为同相接法，滤波器的输入阻抗很高，输出阻抗很低，滤波器相当于一个电压源。其优点是：电路性能稳定，增益容易调节。用E

6、lectronicsWorrkbench绘制电路图。使用Matlab设计仿真时，使用Butterworth函数研究。使用Matlab提供的内建函数freqz，可以求得滤波器系统的频率相应特性。无源RC滤波电路同向比例放大电路一阶有源滤波电路1、二阶有源滤波电路同向比例放大电路无源RC滤波电路无源RC滤波电路2、带通有源滤波电路同向比例放大电路高通滤波电路低通滤波电路3、四、设计内容A、一阶有源滤波电路（基础）如果在一阶RC低通电路的输出端，再加上一个电压跟随器，使之与负载很好隔离开来，就构成一个简单的一阶有源RC低通滤波电路，如图1所示，

7、由于电压跟随器的输入阻抗很高，输出阻抗很低，因此，其带负载能力很强。   如果希望电路不仅有滤波功能，而且能起放大作用，则只要将电路中的电压跟随器改为同相比例放大电路即可。下面介绍它的性能。a．传递函数   RC低通电路的传递函数为：一阶低通滤波器   对于电压跟随器，其通带电压增益Ao等于同相比例放大电路的电压增益AVF，即因此，可导出电路的传递函数为：（1）式中n=1/(RC)，n称为特征角频率。由于传递函数中分母为s的一次幂，故上述滤波电路称为一阶低通有源滤波电路。b．幅频响应    对于实际的频率来说，式(1)中的s可用s=jω代

8、入，由此可得(2)（3）图2幅频响应B、二阶滤波电路★1、二阶低通滤波电路二阶低通滤波电路二阶低通滤波器如图所示，它由两节RC滤波器和同相放大电路组成。其中同相放大电路实际上就是所谓的压控电压