帶通濾波器的設計與制作

-.z.濾波器電路設計實驗報告院系：物理科學與技術學院專業(yè)班級：學號：學生**：指導教師：楊鳴2013年12月20日-.z.目錄0、設計要求………………………11、電路根本模型的選擇以及參數(shù)的計算?！?2、電路元件參數(shù)的計算…………43、Multisim仿真…………………54、器件的選擇……………………85、Protel制板……………………96、體會……………9設計要求:設計要求:利用multisim仿真平臺試設計一個帶通濾波器，要求能夠抑制低于300Hz和高于3kHz的信號，整個通帶增益為8dB。〔注：為保證帶通濾波器的效果，我們附加限制：在30Hz和30kHz處的幅頻衰減不小于26dB〕一、電路根本模型的選擇以及參數(shù)的計算。〔1〕選擇有源濾波器有源濾波器：由有源器件構成的濾波器。一般由集成運放與RC網絡構成，它具有體積小、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，同時，由于集成運放的增益和輸入阻抗都很高，輸出阻抗很低，故有源濾波器還兼有放大與緩沖作用。利用有源濾波器可以突出有用頻率的信號，衰減無用頻率的信號，抑制干擾和噪聲，以到達提高信噪比或選頻的目的，因而有源濾波器被廣泛應用于通信、測量及控制技術中的小信號處理。〔2〕濾波電路傳遞函數(shù)分為：低通〔LPF〕、高通〔HPF〕、帶通〔BPF〕、帶阻〔BEF〕、全通〔APF〕理想濾波電路的頻響在通帶內具有一定幅值和線性相移，而在阻帶內其幅值為0。實際電路往往難以到達理想要求。根據不同要求，常用低通有三種：巴特沃斯濾波器通帶最平坦，阻帶下降慢。切比雪夫濾波器通帶有紋波，阻帶下降較快。貝塞爾濾波器通帶有紋波，阻帶下降慢，且群時延恒定，失真小。我們選擇通帶平坦的巴特沃思濾波器n階巴特沃思傳遞函數(shù)。n:階數(shù)ωC：3dB截止角頻率A0：通帶電壓增益因此本電路采用二階巴特沃思低通濾波器與二階巴特沃思高通濾波器級聯(lián)而成。根本框圖如下低通〔LPF〕高通〔HPF〕低通〔LPF〕高通〔HPF〕二、電路元件參數(shù)的計算在選用元件時,當考慮由于元件參數(shù)誤差對傳遞函數(shù)存在影響.規(guī)定電阻容差為1%,電容容差為5%。為確保在300Hz和3kHz處衰減不大于3dB,先以額定截止頻率270Hz和3300Hz計算。運放中的電阻一般在幾千歐到幾十千歐，選擇低通級電路的電容為10nF。對于低通級，選擇標準阻值4.7k，同樣對于高通取三、Multisim仿真Multisim是美國國家儀器〔NI〕**推出的以Windows為根底的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。在multisim仿真時,我們發(fā)現(xiàn)原來設定的一些數(shù)值是需要微調的,這樣才能到達更好的帶通濾波效果,最終參數(shù)如下。其中上面一個波特儀*BP1是使得濾波器增益為0dB時的波特圖下面的*BP2是原來的8dB增益時的波特圖四、器件的選擇由于本濾波器通頻帶為300Hz~3kHz，通頻帶內的增益為8dB，，這個要求還是比擬低的。op07和lm358都是非常常見并且比擬廉價的芯片，而且都滿足條件。Op07是高精度運放，一片Op07里只有一個運放，而一片lm358則有兩個運放，采用lm358。Lm358的資料LM358內部包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。LM358內部包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。內部頻率補償直流電壓增益高(約100dB)單位增益頻帶寬(約1MHz)電源電壓范圍寬：單電源(3—30V)雙電源(±1.5一±15V)低功耗電流，適合于電池供電·五、Protel制板采用protel99se繪制PCB板。六、體會通過本次試驗我們不僅學會了初步設計電路的一些流程，將理論運用于實踐，而且還自學了Multisim，了解到這個軟件的強大仿真功能，另外我們也能夠自己去搜集芯片資料去綜合考慮很多問題