带通滤波器系统仿真及设计

信息电气工程学院电子电路仿真和CDIO三级项目的设计设计说明书(2013/2014学年第二学期)主题：带通滤波器系统的仿真与设计专业班：通信工程学生名称：学位：导师：设计频率：两周2014年7月11日目录1设计目的和要求21.1设计目的1.2设计要求2振荡器设计22.1振荡器的构成22.2振荡器的参数计算22.3模拟电路图32.4模拟结果3三带通滤波器设计43.1过滤原理3.2方块图43.3带通滤波器的参数53.4模拟电路图53.5模拟结果64整个系统74.1模拟电路图74.2模拟结果75实际的结果106实践心得117参考文献11带通滤波器系统的仿真与设计1设计的目的和要求1.1设计目的(1)学习电源、振荡器、二次RC有源带通滤波器的设计原理.(2)根据电源、振荡器、滤波器设计指标计算电路元件的参数(3)设计了电源、振荡器、二次RC有源带通滤波器(4)熟悉焊接技术和multisim软件的应用(5)测量有源滤波器的幅度特性。1.2设计要求(1)设计一个线性电源，根据整流、滤波器、稳定的原理设计正负5V的直流电源(2)根据文氏桥的原理设计正弦波振荡器。 该振荡器的频率是可调节的，并且可以满足该滤波系统所需的频率范围和宽度。 基于此设计带通滤波器(中心频率为1kHz、2kHz、3kHz、4kHz、5kHz； 通带内增益Ap=15；(3)设计方法：使用各种电子器件构成带通滤波器电路。(4)描绘有源滤波器的振幅特性曲线图(5)写设计报告。双振荡器的设计2.1振荡器的结构(1)正反馈环路：由RC串、并联电路构成，相位发挥振动作用和频率选择作用。 可以通过同步调节串联并联RC谐振电路的两个电阻或同步调节两个电容来调节振荡频率，本电路采用固定电容值，同时改变两个电阻来调节振荡频率。(2)负反馈链路：由元件(诸如、和二极管)组成，其中、的主要作用是引入负反馈。(3)稳定幅度环节：稳定幅度环节是利用两个反并联二极管、正向电阻的非线性特性实现的，二极管采用温度稳定性好、特性匹配的硅管，保证输出的正、负半周波形对称。 另一作用是减弱二极管非线性的影响以改善波形失真。2.2振荡器的参数计算(1)中心频率：(2)振荡范围： 795.4Hz 150.6kHz(3)环路增益：(4)起振条件：即图2-1文氏桥正弦波振荡器电路图2.3模拟电路图2.4模拟结果图2-2文氏桥振荡器的振荡图像(1)地震发生时的图2-3文氏桥振荡器的稳定图像(2)稳定时的三滤波器设计3.1滤波器的原理滤波器常用在工程上用于进行信号处理、数据传输、干扰抑制等，其是能够通过有用频率信号并且抑制(或衰减)不需要的频率信号的电子电路或装置。 有源滤波器由集成运算放大器、电阻r、电容器c构成，开环电压的增益和输入阻抗高，输出阻抗也低，在构成有源滤波器电路后有一定的电压放大和缓冲作用，但受到运算放大器的频率限制，该3.2方框图图3-1 RC有源滤波器的框图各部分电路的作用：(1)RC网络的作用是，RC网络在电路中充当过滤，过滤不需要的信号在波形的选择中扮演重要角色，通常主要由电阻和电容组成。(2)在放大器的操作电路中使用反相输入来同时执行信号的放大。(3)反馈网络的作用是在前一级端口上反馈输出信号，其中的电路被称为反馈网络，反馈网络分为正反馈。3.3带通滤波器的参数在电路的设计中，首先，带通滤波器的放大率为2，中心频率为2kHz，因此质量系数为20，电容值c为10nF，因此电路中的对应的电阻值和通带的宽带通过下式求出。(1)的取法(2)的取法(3)的取法(4)通带宽本电路的优点是质量因素高、选择性好、通带宽小，同时电路的稳定性差。 计算出的通带宽为96.46Hz，上限截止频率为2048.23Hz下限截止频率1951.77Hz。图3-2带通滤波器电路3.4模拟电路图、构成RC网络，其中、构成二次反馈网络，UA741CD是集成运算放大器。3.5模拟结果(1)电路交流分析图3-3带通滤波器交流分析(2)信号波形分析图3-4带通滤波器信号波形分析4整个系统图4-1振荡器和滤波器的耦合电路4.1模拟电路图4.2模拟结果图4-2滑动电阻器(1)频率是2.65kHz。(2)频率是2.27kHz。图4-3滑动电阻器(3)频率是1.99kHz。图4-4滑动电阻器(4)频率是1.77kHz。图4-5滑动电阻器(5)频率是1.59kHz。图4-6滑动电阻器5实际结果图5-1滑动电阻器图5-2滑动电阻器图5-3滑动电阻器图5-4滑动电阻器图5-5滑动电阻器6实践体会通过两周的实践课的学习，我们深刻感受到理论与实践相结合。 在网上查资料，学习multisim软件的应用，电路的设计和调试，到实际焊接电路基板和示波器的调试，我们的团队成员需要团结合作。 不仅提高了我们的自学能力和团结合作能力，而且使人感到在实践中实际动手能力的快感。在我们的想法中，课程设计是实验的升华，那是对我们学习的教科书知识的综合考察和提高，比理论更有训练意义，真的把教科书的理论知识应用于实践过程中，我们不仅要学习死学知识，而且要学习灵活运用。 但是，虽然学到了，但是要做实事，并不是那么简单。 在理解带通滤波器和振荡器的特性后，根据主题的要求，我们进行了一次调试，最后得到了理想的结果，设计了我们要求的振荡器、滤波器。 设计两周的课程，我们最大的体验是团结合作的重要性。 无论是在查资料的时候，还是互相讨论的时候，都体现了团队精神的意思，我们一起交流，合作，讨论不明白的问题，最后把做不到的事汇总起来问老师，整个