多功能滤波器设计仿真与实现

1、目录TOC o 1-5 h z题目1 HYPERLINK l bookmark4 内容摘要1 HYPERLINK l bookmark6 设计任务1 HYPERLINK l bookmark8 设计要求1 HYPERLINK l bookmark16 方案论证2电路仿真验证5实物焊接810总结参考文献11附录：元件清单11武汉理工大学模拟电子技术基础A课程设计说明书 题目：多功能滤波器设计仿真与实现内容摘要为更好的运用所学的知识，加深对电子电路的掌握，达到创新的目的。通过实践制作一个多功能滤波器，学会合理的利用集成电子器件制作电路基于模拟电路的课程设计与制作。本次设计制作一个多功能有源滤波器，

2、使用四个运算放电器，分别实现低通，带通，带阻，高通滤波电路，实现多功能滤波电路的设计。设计任务根据要求，完成具有高通、低通、带通、陷波功能的滤波器电路的仿真设计、装配与调试。设计要求截止频率可调；选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现系统功能。安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。方案论证基本电路分析由上图所示的电路原理图可得以下各式。uRRuRuRuU-5(1+-)U-p2Uu01R+RRIIR02RiR03451313U一丄U02SR

3、C01U=-03丄USRC02U04RU+RU03R0276丿=_R8由以上各式可以得到A,B,C,D四个输出端口的电压增益分别为:以下各式为电压增益的复频域表示。01，02，AA03，04。U。广U=iA（x）S2AUR1甘SRRCA02UR,、RR）iS2+r62+R+5RS6o1+R+R-345k3i丿S2+0s+62Q0A（0）603R2iS2+62o6S2+os+62QoiRfRRQ=R+5R1+R2+开45I31丿R=R=R=R=R=R=R=R=r二ioko12345678C二C二o.oi叮12RCQ=0.66IA(0)1=IA(J1=1(0dB)A(3)=0.66(3.6dB)0

4、图二为各电压增益关于角频率3的函数图像。二阶低通二阶髙迪二阶带通二阶带帆I二阶全通A(s)=图二由图中可以看出A端口输出电压在高频输入时正常输出，低频时信号被衰减，因此具有高通特性。B端口输出电压在低频与高频输入时都被衰减，因此具有带通特性。C端口输出电压在高频输入时被衰减，因此具有带通特性。D端口输出电压在中频输入时被衰减，因此具有带阻特性。综合以上分析，多功能滤波电路可以同时实现高通，带通，低通，带阻四种滤波特性。滤波电路的截止频率为f0=2RT，前文中的各个各式构成了确定多功能有源滤波器电阻，电容的原则。若改变滤波器的高低通截止频率，可调节电路中电容值或电阻值。电路仿真验证本次制作采用P

5、roteus仿真软件仿真。首先在软件工作区绘制电路源理图，并确定个电路元件的值，如图三所示。采用不同频率的输入信号，观察A,B,C,D四个输出端口的输出电压波形。其中A为高频输出，B为带通输出，C为低通输出，D为带阻输出。jatiFiMbnmeiMmBBg：iiWi申*cuHttnwJitPQ吕*鱼闵即c囱取3E曲*户E料址BQK?,目Ei图三图四为高频信号输入，图中可以看出此时A，D端口正常输出，B,，C端口输出被抑制。图五为低频信号输入，图中可以看出此时C，D端口正常输出，A，B端口输出被抑制。由此可以看出此滤波电路中A断口具有高通特性，B端口具有带通特性，C端口具有带通特性，D端口具有带

6、阻特性。武汉理工大学模拟电子技术基础A课程设计说明书r-:h；聶吟” 林E)TT|H-TtlD.4MK&)JWlS.iElLiflSikl.ikii-lW*lH|冶州金UK.-.E)B3Epjterm网话DEFaiLTINPUTcijTPurGflDUICiE肉C1-IIc呵*.C14UM1B*!*5H*-如F|MVIME.IHin韓询魁园币I础烧筒w*t=.iEILIV$IMQiSEi0m+萤Q致口、r.xMfeHI_片#0矗urxaasiniVvjWE：ntnr色顾瞋|円上新迅i图五图六中可以看出此时A,B,C三端口信号都可以正常通过，D端口信号被抑制。此时信为中频输入。这说明高通，带通，

7、低通频域具有交叉之处。此处频率的信号输入时，A,B,C三端都有输出。武汉理工大学模拟电子技术基础A课程设计说明书 悩El工*逐讨忡；，tHB曲，遷畑雷IWBi3列矗力IW冲cLIICT直T赳曲Kfl需噩IIEllI百帝霜eabh图六实物焊接按照电路图在面包板上用焊锡直接焊接，焊接图如下。图七为反侧照片，图八为正面照片。r!弋fiICGCQJO0QQ三乙0-7JJco00000aQmo?QQ990QWQooom图七本次设计主要通过模拟电路的知识设计出能够通过低频，高频，通带，阻带的多功能滤波电路。其中包括四部分电路，分别是高通滤波电路，带通滤波电路，低通滤波电路，带阻滤波电路。整个电路使用了四个

8、集成运放。四个集成运放通过电阻和电容串接。四个集成运放分别构成了高通，带通，低通，带阻输出。二阶滤波电路的主要性能指标有通带增益，Q值及截止频率等。以proteus为平台分析二阶多功能滤波电路，使用虚拟示波器等虚拟元件，采用交流分析方法和参数扫描分析方法，仿真分析了二阶多功能滤波电路的工作特性，及各元件的参数对输入输出的影响。通过仿真分析，仿真结果与理论计算相符。根据本课程设计的计划安排，经过紧张的学习工作，基本实现了原定的目的与任务，完成了多功能滤波器设计仿真与实现的任务。通过本次模拟电子技术基础课程设计，我进一步掌握了有源滤波器及示波器在测量时的注意事项和操作规范。与此同时，我了解了二阶多功能滤波电路的设计方案，并掌握了电路的调试方法，并且加深了解二阶有源滤波器在现实生活中的实际运用。本次设计由4人组成一组，分工合作，一人负责电路原理图的设计，一人负责模拟仿真，一人负责实物焊接与调试，一人负责拟写设计报告。参考文献华成英，童诗白主编,模拟电