帶通濾波器的設(shè)計(jì)與制作

頁腳內(nèi)容頁腳內(nèi)容格'(mm)濾波器電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告院系：物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院專業(yè)班級(jí)：學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：楊鳴2013年12月20日8規(guī)格規(guī)格規(guī)格規(guī)格88頁腳內(nèi)容8頁腳內(nèi)容頁腳內(nèi)容目錄TOC\o"1-5"\h\z0、設(shè)計(jì)要求11、電路基本模型的選擇以及參數(shù)的計(jì)算。12、電路元件參數(shù)的計(jì)算43、Multisim仿真…………………54、器件的選擇85、Protel制板……………………96體會(huì)98

設(shè)計(jì)要求：利用multSm仿真平臺(tái)試設(shè)計(jì)一個(gè)帶通濾波器，要求能夠抑制低于300Hz和高于3kHz的信號(hào)，整個(gè)通帶增益為8dB。一、電路基本模型的選擇以及參數(shù)的計(jì)算。（1）選擇有源濾波器有源濾波器：由有源器件構(gòu)成的濾波器。一般由集成運(yùn)放與R^C網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，它具有體積小、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，由于集成運(yùn)放的增益和輸入阻抗都很高，輸出阻抗很低，故有源濾波器還兼有放大與緩沖作用。利用有源濾波器可以突出有用頻率的信號(hào)，衰減無用頻率的信號(hào)，抑制干擾和噪聲，以達(dá)到提高信噪比或選頻的目的，因而有源濾波器被廣泛應(yīng)用于通信、測量及控制技術(shù)中的小信號(hào)處理。（2）濾波電路傳遞函數(shù)分為：低通（LPF）、高通（HPF）、帶通（BPF）、帶阻（BEF）、全通（托PF）理想濾波電路的頻響在通帶內(nèi)具有一定幅值和線性相移，而在阻帶內(nèi)其幅值為0。實(shí)際電路往往難以達(dá)到理想要求。根據(jù)不同要求，常用低通有三種：巴特沃斯濾波器通帶最平坦，阻帶下降慢。切比雪夫?yàn)V波器通帶有紋波，阻帶下降較快。貝塞爾濾波器通帶有紋波，阻帶下降慢，且群時(shí)延恒定，失真小。我們選擇通帶平坦的巴特沃思濾波器“階巴特沃思傳遞函數(shù)。|a（購）|=a—n階數(shù)3C3dB截止角頻率加：通帶電壓增益

||A(jo)|r>^A0nn二一nn二一lg/20因此本電路采用二階巴特沃思低通濾波器與二階巴特沃思高通濾波器級(jí)聯(lián)而成?；究驁D如下——低通高通——vO二、電路元件參數(shù)的計(jì)算在選用元件時(shí),當(dāng)考慮由于元件參數(shù)誤差對傳遞函數(shù)存在影響.規(guī)定電阻容差為1%,電容容差為5%。為確保在300Hz和3kHz處衰減不大于3弦先以額定截止頻率270Hz和3300Hz計(jì)算。運(yùn)放中的電阻一般在幾千歐到幾十千歐，選擇低通級(jí)電路的電容為10nFo對于低通級(jí)，C二10nF,f二3.3kHzH111o=n2兀f—nR1=u4.82kQcRCHRC2兀fCH選擇標(biāo)準(zhǔn)阻值4.7k，R1—R2—4.7kQ同樣對于高通C—0.1uF,f—270HzL1RCn2兀1RCn2兀fL1RC12kfCLu5.89kQ取R7—R8—6kQ^9.3.1巴特詆屈低通*高通電路酚甜門與itj&G之關(guān)華附數(shù)口2468M菱c1.3M1+132LD6S1.03A二騷寮2M1,5661.337三製Z4831.2.610A—1.586VF1i+R4-aR5規(guī)格3規(guī)格388頁腳內(nèi)容8=2R3R4+R5nR4二(A-1)R5■2RR5二節(jié)二25.4kQ1--AR二14.88k4取R二15kQ,R5二25kQ4同理可求出R=32.4kQ,R=56kQ910三、MUtSm仿真是美國國家儀器（購）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。在仿真時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)原來設(shè)定的一些數(shù)值是需要微調(diào)的，這樣才能達(dá)到更好的帶通濾波效果,最終參數(shù)如下。XFG!7竽&vFC.1pFe.okciXFG!7竽&vFC.1pFe.okci其中上面一個(gè)波特儀XBP1是使得濾波器增益為0dB時(shí)的波特圖下面的XBP2是原來的滋B增益時(shí)的波特圖規(guī)格規(guī)格a*/頁腳內(nèi)容頁腳內(nèi)容BodePlott-er-XBPZModeControlsHorizontal『Lug|Lin]:IMkHw1Hj5.901dB匚..M湖Phase]Vertical〕Log]|UnF10j-4(]dBdBEet...8規(guī)格規(guī)格規(guī)格規(guī)格88頁腳內(nèi)容8頁腳內(nèi)容頁腳內(nèi)容4匚rrrlTim亡Channel_AChannel_BChannel_CChannel_DReverse1.424s-719.813mV1.120712SE1424c-7iq813mW1120VSaveT2-T10.000s0.000V0.000VGNDTimebaseChannel_BATriggerScale:2ms/t)ivScale:5V/DivEdge:[占]1毛1-'■Xpos.fpiv):0Ypos.fpiv):0D■、BLevel:0V阿聒＞'A-FB>[ac][V|[dc]|-|@(icDOORing,][Nor,][Auto][Mone]【Aa]Ext8

四、器件的選擇Af二8x3kAf二8x3k二24kVdH這個(gè)要求還是比較低的。op07和心8都是非常常見并且比較便宜的芯片，而且都滿足條件。Qp07是高精度運(yùn)放，一片Qp07里只有一個(gè)運(yùn)放，而一片m358則有兩個(gè)運(yùn)放，采用lm358。Lm358的資料LM358內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場合。內(nèi)部頻率補(bǔ)償直流電壓增益高（約100dB）單位增益頻帶寬（約1MHz）電源電壓范圍寬：單電源（3—3%）雙電源（±1.5一±5）低功耗電流，適合于電池供電7CXIT21IPJ2(+J7CXIT21IPJ2(+J規(guī)格規(guī)格J,88頁腳內(nèi)容8五、處訟制板采用protel99se繪制PCB板。六、體會(huì)通過本次試驗(yàn)我們不僅學(xué)會(huì)了初步設(shè)計(jì)電路的一些流程，將理論運(yùn)用于實(shí)踐，而且還自學(xué)了必S%,了解到這個(gè)軟件的強(qiáng)大仿真功能，另外我們也能夠自己