带通滤波的设计器

1、目录1 技术要求12 三种设计方案及比较12.1 方案一的设计12.2 方案二的设计52.3 方案三的设计82.4 三种方案的比较及选择实现方案112.5 各元件型号和参数113 实现方案123.1 实现方案的原理框图：123.2 原理及工作过程123.3 各元件的功能123.4 测试电路的布线图134 调试过程与结论155 心得与体会166 参考文献16武汉理工大学电子综合实训I说明书带通滤波的设计器1 技术要求 设计、组装、调试带通滤波器电路，实现良好的选频特性：能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平。2 三种设计方案及比较2.1 方案一的设计 方案一采用无限

2、增益多反馈环型带通滤波器，电路原理图如图2.1.a图2.1.a 方案一电路原理图2.1.1 方案一相关参数的计算（1）传递函数为 (1)（2） 各元件参数 （3） 仿真结果图2.1.b 信号发生器截图 图2.1.b为当输入信号频率小于下限截止频率时，图2.1.c为此时的波形图，上方为输出波形，下方为输入波形。图2.1.c 输入输出波形图当输入信号频率大于上限截止频率时，如图2.1.d ，2.1.e所示，上方为输出波形，下方为输入波形。图2.1.d 信号发生器截图图2.1.e 输入输出波形图 当输入信号频率在带通范围内时，如图2.1.f，2.1.g所示，上方为输出波形，下方为输入波形。图2.1.

3、f 信号发生器截图图2.1.g 输入输出波形图2.2 方案二的设计 方案二采用一个一阶高通滤波器加上一个一阶低通滤波器组成，电路原理图如图2.2.a所示。 2.2.a 方案2的电路原理图2.2.1 方案二的相关参数的计算（1） 传递函数 (1)（2） 各元件参数的设置 (2) 由上公式得：上限频率约为160Hz，下限频率约为53Hz。取R1=30k，R2=10k，C1=C2=0.1uf，R3=R4=R5=R6=47K。(3) 仿真结果 当输入信号的频率小于下限频率时，如图2.2.b，2.2.c所示，上方为输出波形，下方为输入波形。图2.2.b 信号发生器截图图2.2.c 输入输出波形图 当输入

4、信号频率大于上限频率时，如下图2.2.d，2.2.e所示，上方为输出波形，下方为输入波形。图2.2.d 信号发生器截图图2.2.e 输入输出波形图 当输入信号的频率在频带内时，如下图2.2.f，2.2.g所示，上方为输出波形，下方为输入波形。图2.2.f 信号发生器截图图2.2.g 输入输出波形图2.3 方案三的设计 方案三采用一个二阶高通滤波器+一个二阶低通滤波器组成，电路原理图如图2.3.a所示。图2.3.a 方案三的电路原理图 2.3.1 方案三的相关参数的计算：（1） 传递函数高通部分的传递函数低通部分的传递函数（2） 各元件参数的设置 取C1=C2=C3=C4=0.068uf，R1=

5、R2=27k，R5=R6=8.2k，R3=R4=R7=R8=8.2k，由下公式得上限频率约为286Hz，下限频率约为87Hz。（3） 仿真结果 当输入信号的频率小于下限截止频率时，如图2.3.b，2.3.c所示，上方为输出波形，下方为输入波形。图2.3.b 信号发生器截图图2.3.c 输入输出波形图 当输入信号的频率大于上限截止频率时，如图2.3.d，2.3.e所示，上方为输出波形，下方为输入波形。图2.3.d 信号发生器截图图2.3.e 输入输出波形图 当输入信号的频率在带通范围内时，如图2.3.f，2.3.e所示，上方为输出波形，下方为输入波形。图2.3.f 信号发生器截图图2.3.g 输

6、入输出波形图2.4 三种方案的比较及选择实现方案 方案一的优点是电路简单，所需器材少，无增益限制，但是计算较麻烦；方案二比方案一复杂，但是计算比一简单；方案三实际就是方案二的改良版，由二阶变为四阶，当输入信号频率不在带通范围内时，其幅频特性曲线下降的更快，更接近于理想状态。因此，我选择方案三作为本次课程设计的实现方案。2.5 各元件型号和参数 所需元件如下表所示：表1 器件清单元件类型参数及数量电阻47k电阻4个，27k，8.2k各2个电容0.068uf的电容4个运放两个ua741的运算放大器3 实现方案3.1 实现方案的原理框图图3.1.a 四阶带通滤波器原理框图图3.1.b 四阶带通滤波器

7、电路原理图3.2 原理及工作过程 该方案的原理框图如3.1.a所示，电路原理图如3.1.b所示。电路是由一个二阶高通滤波器加一个二阶低通滤波器组成。电路的前半部分是有源二阶高通滤波器，它的截止频率即为带通滤波器的下限截止频率；电路的后半部分是有源二阶低通滤波器，它的截止频率即为带通滤波器的上限上限频率。3.3 各元件的功能 C1，C2，R1R4，加上一个ua741运算放大器构成一个有源二阶高通滤波器；后面的C3，C4，R5R8，加上一个ua741运算放大器构成一个有源二阶低通滤波器；其中，R3与R4，R7与R8的功能一样，都是调节其输出增益。3.3.1 ua741的简介 741型运算放大器具有

8、广泛的模拟应用。宽范围的共模电压和无阻塞功能可用于电压跟随器。高增益和宽范围的工作电压特点在积分器、加法器和一般反馈应用中能使电路具有优良性能。此外，它还具有如下特点：（1）无频率补偿要求；（2）短路保护；（3）失调电压调零；（4）大的共模、差模电压范围；（5）低功耗。 管脚图如图3.3.a所示。图3.3.a 管脚图3.4 测试电路的布线图图3.4.a 未接入信号源时的实物图图3.4.b接入信号源的实物图图3.4.c 当输入信号的频率小于下限截止频率时的波形图图3.4.d 当输入信号的频率在带通范围内时的波形图图3.4.e 当输入信号的频率大于上限截止频率时的波形图4 调试过程与结论 布线完成

9、后实物图如图3.4.a，调试过程中接入电源、信号源、示波器后实物图如图3.4.b，将输入信号频率调至小于下限截止频率时，可观察到输出波形如图3.4.c，频率分别在带通范围内和大于上限截止频率范围内时，观察到输出波形分别如图3.4.d、图3.4.e。本次课程设计，由于在实际调试之前，我和我的搭档用万用电表仔细检查，并且在检查电路之前反复简化电路，因此调试过程很顺利。当然，要感谢陈老师教会我们使用电压源及ua741的基本用法。 结论：实验结果与理论值还是有一定差距，因此，我们的方案还是有待改进。我们应该算基本达到了实验的要求。5 心得与体会 本次课程设计是人生第一次，现在回想当时调试的过程还是很激

10、动，毕竟第一嘛。尽管所做的东西很简单，相对于那些高手所做的东西，我们做的简直没法比。但是我相信高手也是从最基础的做起，我们有相同的出发点，只不过是他们走的很远，而我们才刚起步。 这次课程设计让我又重新复习了模拟电子电路基础，发现以前记得很清晰的知识点忘记了大半。的确，自从模电考试过后，我就再也没翻过这本书了。这也应当是个教训，我不应该是为了考试而读书，而应该是为了掌握知识而读书。如果大学四年里，考完一科就把那一科的书扔进书柜里不再温习，那么四年后的我又和四年前的我又有什么区别了，学过的知识都忘了和没学的结果一样，白白浪费了四年的青春，从这次的课设中，我应当警醒。 课设很好地把我们所学的理论知识与实际动手能力结合在一起，不是说有多大程度提高了我们的动手能力，但是毫无疑问地锻炼了我们的动手能力。 除此之外，