1、 帶通濾波器的設(shè)計(jì)和仿真 學(xué)院 信息學(xué)院 姓名 吳建亮 學(xué)號(hào) 4 班級(jí) 電信1202 時(shí)間 2014年10月 1. 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)帶通為300Hz10KHz的帶通濾波器并仿真。2. 原理與方案2.1工作原理：帶通濾波器的作用是只允許在某一個(gè)通頻帶范圍內(nèi)的信號(hào)通過，而比通頻帶下限頻率低和比上限頻率高的信號(hào)均加以衰減或抑制，本實(shí)驗(yàn)通過一個(gè)4階低通濾波器和一個(gè)4階高通濾波器的級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)帶通濾波器。2.2總體方案 易知低通濾波電路的截止角頻率H大于高通濾波電路的截止角頻率n，兩者覆蓋的通帶就提供了一個(gè)帶通響應(yīng)。先設(shè)計(jì)4階的低通濾波器，截止頻率，選取第一級(jí)高通濾波器的,第二級(jí)的高通濾波器的。主要參數(shù)：電容

2、則基準(zhǔn)電阻， ，取標(biāo)稱值2400pF，,取標(biāo)稱值14.7k，取標(biāo)稱值14.7k，取標(biāo)稱值7.32k，,取標(biāo)稱值6.04k，,取標(biāo)稱值0.013F,取標(biāo)稱值3.01， 同理，設(shè)計(jì)一個(gè)4階高通濾波器，通帶增益，截止頻率，選取第一級(jí)高通濾波器的,第二級(jí)的高通濾波器的。 主要參數(shù)如下： 電容， ，取標(biāo)稱值10k， ，取標(biāo)稱值27k， ，取標(biāo)稱值3.9k， ，取標(biāo)稱值62k。3 電路設(shè)計(jì)圖3-1 高通濾波器圖3-2 低通濾波器 如上圖3-1與圖3-2所示為濾波器的電路，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器生成信號(hào)經(jīng)過級(jí)聯(lián)在一起的4階低通、高通濾波器后完成濾波。4仿真、分析 圖4-1,圖4-2,圖4-3為頻率分別為300Hz、

3、1kHz與10kHz時(shí)的示波器波形顯示，其輸入的正弦信號(hào)的幅值均為2V，濾波器的仿真結(jié)果符合預(yù)期結(jié)果。圖4-1 時(shí)濾波器仿真結(jié)果圖 4-2 f=1000Hz濾波器仿真結(jié)果圖4-3 f=10kHz濾波器仿真結(jié)果圖4-4 下限截止頻率圖4-5 上限截止頻率圖4-6 通帶頻率 電路的波特圖如圖4-4，圖4-5，圖4-6所示。 從表4-1和圖4-4所仿真結(jié)果看，濾波器通帶范圍理論值在，且在通帶范圍內(nèi)增益較為穩(wěn)定,在1左右。 f/Hz50100200250280300310330360/V0.0010.0230.3730.9071.2671.3751.5321.6301.877f/Hz400500100

4、0200030004000500060007000/V2.0452.0872.1722.0391.9851.9771.9801.9621.914f/kHz88.28.599.39.7101112/V1.8281.8201.7951.6501.6091.5121.4351.1810.868表4-1 有源濾波器仿真測試結(jié)果 從表4-1和圖4-4所仿真結(jié)果看，濾波器通帶范圍理論值在，且在通帶范圍內(nèi)增益較為穩(wěn)定,在1左右。 5總結(jié) 用LC網(wǎng)絡(luò)組成的無源帶通濾波器在低頻范圍內(nèi)有體積重量大，價(jià)格昂貴和衰減大等缺點(diǎn)，而用集成運(yùn)放和RC網(wǎng)絡(luò)組成的有源帶通濾波器則比較適用于低頻，此外，它還具有一定的增益，且因輸入與輸出之間有良好的隔離而便于級(jí)聯(lián)。利用有源帶通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，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，故有源帶通濾