带通滤波电路设计

1、带 通 滤 波 电 路 设 计一.设计要求（1）信号通过频率范围f在100 Hz至10 kHz之间；（2）滤波电路在1 kHz的幅频响应必须在 1 dB范围内，而在100 Hz 至10 kHz滤波 电路的幅频衰减应当在1 kHz时值的3 dB范围内；（3）在10 Hz时幅频衰减应为26 dB,而在100 kHz时幅频衰减应至少为16 dB。二.电路组成原理由图（1）所示带通滤波电路的幅频响应与高通、低通滤波电路的幅频响应进行比较， 不难发现低通与高通滤波电路相串联如图（2）,可以构成带通滤波电路，条件是低通滤波 电路的截止角频率W大于高通电路白截止角频率W,两者覆盖的通带就提供了一个带通响 应

2、。图（1）1Wh 低通截止角频率R1C11Wl 局通截止角频率R2C2必须满足WW图（2）三.电路方案的选择由教材巴特沃斯低通、高通电路阶数 n与增益的关系知 41=1.586,因此，由两级串联的带 通滤波电路的通带电压增益（Avf1 ） 2= （1.586） 2=2.515,由于所需要的通带增益为 0dB,因此在低通滤波器输入部分加了一个由电阻R1、R2组成的分压器V+VO图（3）三.元件参数的选择和计算 在选用元件时，应当考虑元件参数误差对传递函数带来的影响。现规定选择电阻值的容差为1%电容值白容差为5%由于每一电路包含若干电阻器和两个电容器，预计实际截止频率可能存在较大的误差（也许是 +

3、10% 。为确保在100Hz和10kHz处的衰减不大于3dB.现 以额定截止频率90Hz和1kHz进行设计。前已指出，在运放电路中的电阻不宜选择过大或较小。一般为几千欧至几十千欧较合适。因此，选择低通级电路的电容值为 1000pF,高通级电路的电容值为0.1 pF,然后由式Wc 。可计算出精确的电阻值。RC1 .对于低通级由于已知c=1000pF和fh=11kHz,由式Wc ,算得R3=14.47k Q ,先选择标准电 RC阻值R3=14.0kQ.对于高通级可做同样的计算。由于已知 C=0.1pF和fL=90Hz,可求出R7=R* 18kQ?考虑到已知Avf1=1.586,同时尽量要使运放同相

4、输入端和反相输入端对地的直流电阻基本相等，现选择 R5=68k, R10=82k油此可算出 R4=（Avf1-1）R5 = 39.8k,R9=（Avf1-1）R10 =48k,其容差为1%。设计完成的电路如图所示。信号源 vI通过R1和R2进行衰减，它的戴维宁电阻是 R1和R2的并联值，这个电阻应当等于低通级电阻R3（=14k）。因此，有色巴 R3 14KR1 R2由于整个滤波电路通带增益是电压分压器比值和滤波器部分增益的乘积，且应等于单位增R2R2益，故有？（Avf1）?2.515 1R1 R2Ri R2联解式 和，并选择容差为1 %的额定电阻值，得R1=35.7kQ和R2=23.2kQ。四.电路仿真分析1 .设计好电路后，根据电路图进行仿真。仿真图如图（4）图（4）2 .仿真电路调试及测试结果（红线为输入，黄线为输出）图（5）仿真图(1)输入100Hz Vpp=5v正弦波图（6）(2)输入300Hz Vpp=5v正弦波图（3）输入1000Hz Vpp=5v正弦波图（8）（4）输入3KHZ Vpp=5v正弦波图（9）（5）输入30KHz Vpp=5