有源滤波器课程设计综述

1、上海工程技术大学课程设计报告课程设计名称：电子技术课程设计专业班级：自动化0212102学生姓名：学号：021210234指导教师：课程设计时间：2012/11/05 -2012 /11/17上海工程技术大学课程设计报告题目(5 号)2设计目的有源滤波器(1) 通过理论知识和电路设计，巩固和运用模拟电子技术基础中学到的理 论知识和实验技能，提高设计和动手能力。(2) 设计有源高通，低通，带通，带阻滤波电路，学会使用Multisim 等软件做仿真实验，修改，完善，验证和实现电路的设计方案。(3) 通过对有源滤波器的设计仿真，了解有源滤波器的结构及其特性。设计指标要求设计原理图，分析有源滤波器的构

2、成及其特性，分别设计低通、高通、带通、 带阻等滤波电路并仿真，参数计算，频率特性仿真。三、电路图设计原理1低通滤波电路2. 高通滤波电路上海工程技术大学课程设计报告题目（5 号）93.带通滤波电路4.带阻滤波电路Rf-Wlikn-12V VEEU1f l UA741 CO VCC_VCC12Vsss卩-1_R 5四、电路参数设计1低通滤波电路:Q0.73 - Af.Af =1 R : 1.59 RiR, = 6k 1R =10kCc =1uFR =1.6KAu(s) =(1R2、Up(s) )RiUi(s)=(1R2、Up(s) )RiU m (s)Um(s)Ui(s)Up(s)_Um(s)

3、_1 sRC1 1Up(s) 訥R 左) 吶R 一；山哇)Au(s) =(1设截止频率为fp1将s=jw带入式子且令玮C得1 2R1 -（丄）2 j3 丄f。fo=0.3712 3.14 1600 1 10“=36.82Hz可得出低通滤波电路的通带截止频率为36.82Hz2高通滤波电路Auf =1 Rl 1.59R1R2 = 6 k1R1 =10k 1 c = 1uFR =10K13 - Aff。-2兀RCA =1 r2=1.61 &=15.9Hz可得高通滤波电路的截止频率为15.9Hz3带通滤波电路Rf = 3 kRi = R = 2KR = 4K ;Ci =C? =1uFLUo=iRUpL

4、AUf =2.5当G=C2=C，R=R，R2=2R时，电路的传递函数Au(s) = Auf (s)sRC1：； (3-Af(s) sRC (sRC)21LAufAu八3 Auf令中心频率-齐C，电压放大倍数11f_fTi j l (f - f)3-他f当f =f=79.6Hz时，得出通带放大倍数LAfAup 二- - Q Auf3-A/1 fp3二 f。=1p2解方程，取正跟得到下限截止频率 fp1和上限截止频率fP1上海工程技术大学课程设计报告题目(5 号)11P2#：3-f+4+ffp1=62Hzfp2=108Hz因此通频带P2 -fp1 =3_丄怙丄fbw =40Hz4带阻滤波电路Rf=

5、1 k* 1.1R =2k0Rj = R4 = 2R5 = 10k；：1G = C2C3 = 8 0nF2通带放大倍数RfLAUp =1.5Au(s)二 Aup (s)21 sRC1+22 Aup(s)sRC+(sRC)2领中心频率f。二匸丄r，则电压放大倍数2 - RC2L -Au 二 Ap1 -ff。o2-f2J2f2Lf 2j2(2 讥)f 0LAup卄中fpjfpip2ff002-f2讥)2 一(2f0L.2AUp)2+1+(2 AUp)lf上海工程技术大学课程设计报告题目（5 号）fp1=123Hzfp2=322Hz阻带宽度BW = f 卩2 _ f pi = 2 2 _ Aup f

6、o = *BW=199Hz五、电路仿真及其特性分析1低通滤波电路27-WV- :lOkaXFG1zS* S JVVEE :VEE-I -12VXBP1二阶医i和世诜电誇仿真结果:上限截止频率f=37.4691Hz设计中，用交流毫伏表测出输出电压值 Uo如下表所示:f (Hz)5101520253035uqv)22.4221.8621.0119.9618.8117.6416.49f (Hz)40455060708090uqv)15.3914.3813.4411.7910.429.288.32由上表观察可知，电路的上限截止频率 f=40Hz理论计算得上限频率为f=36.82Hz设计测试值、仿真测量

7、值与理论计算值对比如下表所示:设计测量值仿真测量值理论计算值f(Hz)4037.469136.82误差计算：设计误差一丁 10。9%37.4691 - 36.82仿真误差；2100% =1.7%37.46912高通滤波电路V(4)X1IS.519911.112x20000Y2,3170mdx-14.5199对-1.10l1/dx-68 812m1/dy-904.066ITZLEL X1.0000xax x9.8S72Gmin yC.3170H：Kax y1.6003offset x3.0000offset y0.0000IMJM国路|壹流小策号甘折M2J44M 频窣(HZ)STL他交违小信号分

8、析仿真结果：下限截止频率f=15.5199Hz设计中，用交流毫伏表测出输出电压值Uo如下表所示:f (Hz)2468101214uqv)0.3571.4343.1925.5688.36411.27713.979f (Hz)1618203050100200uqv)16.24417.99719.28721.88922.55222.62422.623由上表观察可知，电路的上限截止频率 f=16Hz理论计算可得上限截止频率f=15.9Hz设计测试值、仿真测量值与理论计算值对比如下表所示:设计测量值仿真测量值理论计算值f(Hz)1615.519915.9仿真误差；2 =15.5199-15.915.51

9、99100% =2.4%误差计算：设计误差兀巴晋1% 6%3带通滤波电路5 JUT4 5 -U询乂沁 口 pa； nr屯IAIV(3)xl102.8309134776xzEl.1926y23-4297dx-41石3柱3dy-47.5423iul/dx-24016弓R1/dy-2025总斗U2LH X1.0000max x98672Gmin y201620nil y4 9961offset x0.0000offset y0.0000仿真结果：上限截止频率fL=61.1926Hz下限截止频率fH=102.8309Hz 通带宽度BW=41.6383Hz中心频率f0二78.5664Hz设计中，用交流毫

10、伏表测出输出电压值 Uo如下表所示:f (Hz)1020304050607080uqv)2.2524.6997.58511.26616.28323.25531.43135.337F (Hz)90100110120130140160180uqv)31.69525.98821.36618.00215.53913.68211.0899.364f (Hz)200250300350400450500600uov)8.136.1644.9924.2073.6413.2122.8762.38由上表观察可知：上限截止频率fL=60Hz下限截止频率fH =100Hz通带宽度BW=40Hz中心频率f0 =80Hz

11、理论计算可得：fL =62HzfH =108HzBW=40Hzf0 二 79.6Hz设计测试值、仿真测量值与理论计算值对比如下表所示:设计测量值仿真测量值理论计算值fo(Hz)8078.566479.6fL( Hz)6061.192662fH( Hz)100102.8309108BW(Hz)4041.638340误差计算:设计误差仿真误差fo(Hz)0.5%1.3%fL( Hz)3.3%1.3%fH( Hz)8%5%BW(Hz)03.9%4带阻滤波电路S JIT：rA/W：0 ： ： ： 2kQ：RtW-1kQ :VEE-12VVEE+-G1HI-12- #QnFR3 . . a.V lOkD

12、 :C2:3QnF：:二R4 ： W_ .lOkD .:UAZIICDvcc .：_ vcc :12V4daizu交就小信号甘折M2144H频窣(HZ)芒.lwuggnU777HH：igriiQ-+- 写 醉 崎交流小倍号分析V(4)XL194.7705yi73.3267TTx21.00001,5000*1937703丄.42171/dz-5,1607m1/dy03理059朮mn x1.0000xax x9.8S72Gmin y75.2227H：ir.ax y1*5000offset x0,0000offset y0.0000交违小信号分析jV(4)xl323.591111.063xz124.

13、3055y21.0461dx-199.2S56dy-lS.lSflSiu1/dx-5.0179n1/dy550707mn x1.0000rr.ax x令.8672Gmin y75.2227ILir.ax y1*5000offset x0.0000offset y0.0000仿真结果：上限截止频率 fL=124.3055Hz下限截止频率fH =323.5911Hz阻带宽度 BW=199.2856Hz中心频率 f0 二 194.7708Hz设计中，用交流毫伏表测出输出电压值 Uo如下表所示:f (Hz)10203060100120125135uqv)10.5910.54910.4810.0648.

14、7987.6947.3566.599F (Hz)150170190200220240260280uqv)5.2673.1930. 9710.1132.0953.7455.0516.063f (Hz)300320340380420480530600uov)6.8437.4487.9228.69.0499.4829.7179.936由上表观察可知：上限截止频率 fL=125Hz下限截止频率fH =320Hz阻带宽度BW=195Hz中心频率f 200Hz理论计算可得：fL=123HzfH =322HzBW=199Hzf 199.04Hz设计测试值、仿真测量值与理论计算值对比如下表所示:设计测量值仿真

15、测量值理论计算值fo(Hz)200194.7708199.04fL( Hz)125124.3055123fH( Hz)320323.5911322BW(Hz)195199.2856199误差计算:设计误差仿真误差fo(Hz)0.48%2.2%fL( Hz)1.6%1.1%fH( Hz)0.625%0.49%BW(Hz)2.10.14%误差分析:1、仪器自身误差2、读数误差3、操作误差4、信号源干扰六、设计总结在这次一阶有源高通滤波器的设计中， 我的确感慨颇多，从理论到实际。不 仅学到了很多书本上没有的东西，例如multisim软件,认识到了这些软件在电路 设计与仿真方面的强大功能而且巩固了以前学过的知识。虽然书本上的原理图很 简单，