多功能濾波器設計仿真與實現(xiàn)

1、目錄TOC o 1-5 h z題目1 HYPERLINK l bookmark4 內(nèi)容摘要1 HYPERLINK l bookmark6 設計任務1 HYPERLINK l bookmark8 設計要求1 HYPERLINK l bookmark16 方案論證2電路仿真驗證5實物焊接810總結(jié)參考文獻11附錄：元件清單11武漢理工大學模擬電子技術(shù)基礎A課程設計說明書 題目：多功能濾波器設計仿真與實現(xiàn)內(nèi)容摘要為更好的運用所學的知識，加深對電子電路的掌握，達到創(chuàng)新的目的。通過實踐制作一個多功能濾波器，學會合理的利用集成電子器件制作電路基于模擬電路的課程設計與制作。本次設計制作一個多功能有源濾波器，

2、使用四個運算放電器，分別實現(xiàn)低通，帶通，帶阻，高通濾波電路，實現(xiàn)多功能濾波電路的設計。設計任務根據(jù)要求，完成具有高通、低通、帶通、陷波功能的濾波器電路的仿真設計、裝配與調(diào)試。設計要求截止頻率可調(diào)；選擇電路方案，完成對確定方案電路的設計。利用Proteus或Multisim仿真設計電路原理圖，確定電路元件參數(shù)、掌握電路工作原理并仿真實現(xiàn)系統(tǒng)功能。安裝調(diào)試并按規(guī)范要求格式完成課程設計報告書。選做：利用仿真軟件的PCB設計功能進行PCB設計。方案論證基本電路分析由上圖所示的電路原理圖可得以下各式。uRRuRuRuU-5(1+-)U-p2Uu01R+RRIIR02RiR03451313U一丄U02SR

3、C01U=-03丄USRC02U04RU+RU03R0276丿=_R8由以上各式可以得到A,B,C,D四個輸出端口的電壓增益分別為:以下各式為電壓增益的復頻域表示。01，02，AA03，04。U。廣U=iA（x）S2AUR1甘SRRCA02UR,、RR）iS2+r62+R+5RS6o1+R+R-345k3i丿S2+0s+62Q0A（0）603R2iS2+62o6S2+os+62QoiRfRRQ=R+5R1+R2+開45I31丿R=R=R=R=R=R=R=R=r二ioko12345678C二C二o.oi叮12RCQ=0.66IA(0)1=IA(J1=1(0dB)A(3)=0.66(3.6dB)0

4、圖二為各電壓增益關(guān)于角頻率3的函數(shù)圖像。二階低通二階髙迪二階帶通二階帶帆I二階全通A(s)=圖二由圖中可以看出A端口輸出電壓在高頻輸入時正常輸出，低頻時信號被衰減，因此具有高通特性。B端口輸出電壓在低頻與高頻輸入時都被衰減，因此具有帶通特性。C端口輸出電壓在高頻輸入時被衰減，因此具有帶通特性。D端口輸出電壓在中頻輸入時被衰減，因此具有帶阻特性。綜合以上分析，多功能濾波電路可以同時實現(xiàn)高通，帶通，低通，帶阻四種濾波特性。濾波電路的截止頻率為f0=2RT，前文中的各個各式構(gòu)成了確定多功能有源濾波器電阻，電容的原則。若改變?yōu)V波器的高低通截止頻率，可調(diào)節(jié)電路中電容值或電阻值。電路仿真驗證本次制作采用P

5、roteus仿真軟件仿真。首先在軟件工作區(qū)繪制電路源理圖，并確定個電路元件的值，如圖三所示。采用不同頻率的輸入信號，觀察A,B,C,D四個輸出端口的輸出電壓波形。其中A為高頻輸出，B為帶通輸出，C為低通輸出，D為帶阻輸出。jatiFiMbnmeiMmBBg：iiWi申*cuHttnwJitPQ呂*魚閔即c囪取3E曲*戶E料址BQK?,目Ei圖三圖四為高頻信號輸入，圖中可以看出此時A，D端口正常輸出，B,，C端口輸出被抑制。圖五為低頻信號輸入，圖中可以看出此時C，D端口正常輸出，A，B端口輸出被抑制。由此可以看出此濾波電路中A斷口具有高通特性，B端口具有帶通特性，C端口具有帶通特性，D端口具有帶

6、阻特性。武漢理工大學模擬電子技術(shù)基礎A課程設計說明書r-:h；聶吟” 林E)TT|H-TtlD.4MK&)JWlS.iElLiflSikl.ikii-lW*lH|冶州金UK.-.E)B3Epjterm網(wǎng)話DEFaiLTINPUTcijTPurGflDUICiE肉C1-IIc呵*.C14UM1B*!*5H*-如F|MVIME.IHin韓詢魁園幣I礎燒筒w*t=.iEILIV$IMQiSEi0m+螢Q致口、r.xMfeHI_片#0矗urxaasiniVvjWE：ntnr色顧瞋|円上新迅i圖五圖六中可以看出此時A,B,C三端口信號都可以正常通過，D端口信號被抑制。此時信為中頻輸入。這說明高通，帶通，

7、低通頻域具有交叉之處。此處頻率的信號輸入時，A,B,C三端都有輸出。武漢理工大學模擬電子技術(shù)基礎A課程設計說明書 悩El工*逐討忡；，tHB曲，遷畑雷IWBi3列矗力IW沖cLIICT直T赳曲Kfl需噩IIEllI百帝霜eabh圖六實物焊接按照電路圖在面包板上用焊錫直接焊接，焊接圖如下。圖七為反側(cè)照片，圖八為正面照片。r!弋fiICGCQJO0QQ三乙0-7JJco00000aQmo?QQ990QWQooom圖七本次設計主要通過模擬電路的知識設計出能夠通過低頻，高頻，通帶，阻帶的多功能濾波電路。其中包括四部分電路，分別是高通濾波電路，帶通濾波電路，低通濾波電路，帶阻濾波電路。整個電路使用了四個

8、集成運放。四個集成運放通過電阻和電容串接。四個集成運放分別構(gòu)成了高通，帶通，低通，帶阻輸出。二階濾波電路的主要性能指標有通帶增益，Q值及截止頻率等。以proteus為平臺分析二階多功能濾波電路，使用虛擬示波器等虛擬元件，采用交流分析方法和參數(shù)掃描分析方法，仿真分析了二階多功能濾波電路的工作特性，及各元件的參數(shù)對輸入輸出的影響。通過仿真分析，仿真結(jié)果與理論計算相符。根據(jù)本課程設計的計劃安排，經(jīng)過緊張的學習工作，基本實現(xiàn)了原定的目的與任務，完成了多功能濾波器設計仿真與實現(xiàn)的任務。通過本次模擬電子技術(shù)基礎課程設計，我進一步掌握了有源濾波器及示波器在測量時的注意事項和操作規(guī)范。與此同時，我了解了二階多功能濾波電路的設計方案，并掌握了電路的調(diào)試方法，并且加深了解二階有源濾波器在現(xiàn)實生活中的實際運用。本次設計由4人組成一組，分工合作，一人負責電路原理圖的設計，一人負責模擬仿真，一人負責實物焊接與調(diào)試，一人負責擬寫設計報告。參考文獻華成英，童詩白主編,模擬電