1、帶通濾波電路設計實驗報告XXX大學課程設計報告課程名稱：模擬電子電路課程設計設計題目：300Hz3KHz 帶通濾波電路院 （部）：專業：學生姓名 :學號 :指導教師 :第一章一、引言測量和分析工程信號時， 往往只需對特定頻率或者特定頻率范圍的信號進行測量和分析， 但在實際工程信號中， 往往包含各種各樣的干擾信號或者說是人們不感興趣的信號。 為了消除這些信號所產生的不良影響，人們最先想到的就是利用一個理想的濾波器， 將這些干擾信號全部剔除。本文將以二階有源帶通濾波器為例熟悉濾波的原理并掌握其相關的應用。二、濾波器的簡介1 濾波器是一種只傳輸指定頻段信號，抑制其它頻段信號的電路。濾波器分為無源濾波

2、器與有源濾波器兩種：1.1 無源濾波器 :由電感 L、電容 C 及電阻 R 等無源元件組成1.2 有源濾波器 :一般由集成運放與RC 網絡構成，它具有體積小、性能穩定等優點，同時，由于集成運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， 衰減無用頻率的信號， 抑制干擾和噪聲， 以達到提高信噪比或選頻的目的， 因而有源濾波器被廣泛應用于通信、測量及控制技術中的小信號處理。2.從功能來上有源濾波器分為：低通濾波器（ LPF ）、高通濾波器（ HPF ）、帶通濾波器（ BPF）、帶阻濾波器（ BEF）、全通濾波器（ APF）。其中前四

3、種濾波器間互有聯系， LPF 與 HPF 間互為對偶關系。當 LPF 的通帶截止頻率高于 HPF 的通帶截止頻率時，將 LPF 與 HPF 相串聯，就構成了 BPF，而 LPF 與 HPF 并聯，就構成 BEF。在實用電子電路中，還可能同時采用幾種不同型式的濾波電路。濾波電路的主要性能指標有通帶電壓放大倍數AVP、通帶截止頻率 fP 及阻尼系數等。三、主要設計要求利用 Multisim 仿真平臺試設計一有源帶通濾波器，要求為能低于 300Hz 和高于 3KHz 的信號，整個帶通增益為 8dB,在 30Hz 和300KHz 處幅頻衰減應不小于26dB。畫出電路圖，說明工作原理，寫明電路參數及計算

4、過程進行電路仿真，仿真結果要求為帶通濾波器的幅頻和相頻特性在 Multisim 中，在電路輸入端輸入一正弦信號，幅值不變，改變頻率，利用示波器觀察輸入輸出波形，做出波特圖。第二章一、電路設計和分析1、電路組成原理，高通濾低通濾高通截止角頻率，高通截止頻率低通截止角頻率，低通截止頻率必須小于2、傳遞函數2.1 二階高通濾波電路二階高通濾波電路的傳遞函數，式中，2.2 二階低通濾波電路二階低通濾波電路的傳遞函數，式中，3、電路電路形式與元件參數的確定3.1 電路形式的確定因為阻帶十倍頻程衰減要求不少于26dB，而一階帶通濾波電路每十倍頻程衰減只有20dB 達不到衰減要求， 二階帶通濾波電路每十倍頻

5、程衰減 40dB 滿足阻帶衰減要求， 所以濾波電路選用二階帶通濾波電路。3.2 電路元件參數的確定二階高通濾波電路參數的確定根據巴特沃斯濾波電路階數n 和增益的關系表可知，一級高通濾波電路和一級低通濾波電路串聯形成一個一級帶通濾波電路時，每一級的增益都為 1.586，即 4.006dB 所以，選定,則由,選定，則進行仿真，幅頻特性曲線如下圖為滿足實際應用情況保證300Hz3kHz 的信號能夠全部通過，將下限頻率降低1.7%實際,此時,選定，則實際電路如下：進行仿真，結果如下：此時中頻段增益為4.01dB,符合增益要求， 295.64Hz 處增益為0.95dB,，滿足調整后實際截至頻率處增益下降

6、 3dB 的要求。相頻曲線如下：二階低通濾波電路參數的確定由可知，每一級的增益都為1.586，即 4.006dB.所以，選定,則,選定，則進行仿真，幅頻特性曲線如下圖為滿足實際應用情況，將上限頻率提高3.3% ，此時實際實際,此時,選定，則電路如下：進行仿真，幅頻曲線如下圖：此時中頻段增益為3.97dB,符合增益要求， 3.11kHz 處增益為0.97dB,，滿足調整后實際截至頻率處增益下降3dB 的要求。相頻曲線如下：4.電路整合將二階高通濾波電路和二階低通濾波電路串聯， 形成二階帶通濾波電路，電路如下圖所示：二、芯片的選擇一片 TL082 芯片中有兩個運放， 正好符合本濾波器所需運放的個數

7、，其具有 4M 帶寬，高輸入阻抗，失調電流低，與OPA690、OPA680相比，能力差一點，但TL082 價格較便宜，且完全可滿足本設計的所有要求，綜合考慮選用TL082第三章一、實驗結果分析1、設計結果將整合后的電路進行仿真，幅頻特性如下圖：通帶增益為 7.96dB，達到整個帶通增益為 8dB 的要求。2.在上限頻率處和下限頻率處，增益約為，3dB，滿足截至頻率處增益下降 3dB 的要求，達到 300Hz3KHz 的帶寬和通頻帶要求。3.在和處，增益約為。,符合二階濾波電路每十倍頻程衰減 40dB 的衰減特性，達到在 30Hz 和 300KHz 處幅頻衰減應不小于 26dB 的要求。相頻特性

8、如下：4、遇到的問題一開始誤認為一級高通濾波電路與一級低通濾波電路相連，高通濾波電路為第一級，低通濾波電路為第二級，形成一個二級帶通濾波電路。概念的錯誤，導致設計時高通和低通的增益不對。進行仿真時得不到正確的幅頻特性曲線。3、解決方法一級高通濾波電路與一級低通濾波電路相連形成的是一級帶通濾波電路，所以高通和低通的電路的增益都應為1.586，即4.006dB。修改每一級的電路增益為1.586。第四章1、設計優缺點巴特沃斯濾波器與切比雪夫濾波器相比，它在通頻帶內外都有平穩的幅頻特性， 但有較長的過渡帶， 在過渡帶上很容易造成失真。2、課程總結模電課程設計是模擬電路學習的實踐課程，通過該課程的學習，我體會到理論要與實踐結合才能發揮作用， 只學習理論并不一定能完成一些實際的設計?？此坪芎唵蔚念}目到真正來做的時候就會出現各種錯誤，這也提