二阶模拟带通滤波器的仿真和实现

基于multisim的二阶滤波器仿真设计实验报
告
本报告主要就基于multisim的二阶滤波器的仿真设计进行介绍
和说明，目的是为了解决模拟信号中的信号干扰以及抑制或突出某些
频率分量的问题。

仿真设计是基于Multisim软件来实现的，Multisim是一款由National Instruments 公司开发的电子工程专业虚拟仿真软件，用于
模拟数字电子系统、模拟电子系统及系统仿真，主要有以下步骤：第一步，选择芯片，我们选择的芯片是OP-07，这款芯片是带有
两个引脚的运算放大器，并且可以构成有效带通滤波器场景；
第二步，接下来我们可以将这些芯片组合起来，来组成不同类型
的二阶滤波器；
第三步，最后通过计算来设计滤波器各个参数，比如滤波器阶跃
响应函数，模拟电路来进行计算，利用电路原理来实现参数的计算；
最后，在仿真的环节，我们可以通过Multisim来完成仿真，最
后输出仿真结果：仿真设计的滤波器响应以及滤波器的波形形状。

从以上实验可以得出的结论是，使用Multisim可以非常轻松的
设计模拟电路，设计二阶滤波器，并用它来仿真，了解滤波器的性能。

基于MATLAB的IIR数字滤波器设计与仿真一、概述在现代数字信号处理领域中，数字滤波器扮演着至关重要的角色。

其通过对输入信号的特定频率成分进行增强或抑制，实现对信号的有效处理。

无限脉冲响应（IIR）数字滤波器因其设计灵活、实现简单且性能优良等特点，得到了广泛的应用。

本文旨在基于MATLAB平台，对IIR数字滤波器的设计与仿真进行深入研究，以期为相关领域的研究与应用提供有益的参考。

IIR数字滤波器具有无限长的单位脉冲响应，这使得其在处理信号时能够展现出优秀的性能。

与有限脉冲响应（FIR）滤波器相比，IIR滤波器在实现相同性能时所需的阶数更低，从而减少了计算复杂度和存储空间。

在需要对信号进行高效处理的场合，IIR滤波器具有显著的优势。

MATLAB作为一款功能强大的数学软件，提供了丰富的函数和工具箱，使得数字滤波器的设计与仿真变得简单而高效。

通过MATLAB，我们可以方便地实现IIR滤波器的设计、分析和优化，从而满足不同应用场景的需求。

本文将首先介绍IIR数字滤波器的基本原理和特性，然后详细阐述基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计方法和步骤。

接着，我们将通过仿真实验验证所设计滤波器的性能，并对其结果进行分析和讨论。

本文将总结IIR数字滤波器设计与仿真的关键技术和注意事项，为相关领域的研究人员和工程师提供有益的参考和启示。

1. IIR数字滤波器概述IIR（Infinite Impulse Response）数字滤波器是数字信号处理中常用的一类滤波器，它基于差分方程实现信号的滤波处理。

与FIR （Finite Impulse Response）滤波器不同，IIR滤波器具有无限长的单位脉冲响应，这意味着其输出不仅与当前和过去的输入信号有关，还与过去的输出信号有关。

这种特性使得IIR滤波器在实现相同的滤波效果时，通常具有更低的计算复杂度，从而提高了处理效率。

IIR滤波器的设计灵活多样，可以根据不同的需求实现低通、高通、带通和带阻等多种滤波功能。

二阶有源带通滤波电路二阶有源带通滤波电路是一种常见的电子电路，它能够在一定频率范围内通过信号，同时阻隔其他频率的信号，常用于音频处理、通信系统等方面。

本文将从以下几个方面详细阐述二阶有源带通滤波电路的原理、设计和应用。

第一步，阐述有源滤波器的基本原理。

有源滤波器是利用运算放大器的放大作用来实现滤波的电路，因此其具有较高的增益和稳定性，能够在较宽的频率范围内实现滤波，同时还能够通过调整电路参数来实现所需的滤波特性。

基本的有源滤波器包括有源低通滤波器、有源高通滤波器、有源带通滤波器和有源带阻滤波器。

第二步，讲解二阶有源带通滤波电路的设计。

在二阶有源带通滤波电路中，通常采用两个运算放大器进行级联，构成一个二阶电路结构。

在电路的输入端和输出端之间，通过一个带通滤波器来实现所需的频率范围内的有源增益，同时阻隔其他频率范围的信号。

该电路的设计主要包括电路参数的选择和运算放大器的配置等方面。

在参数设计时需要确保所选参数能够滤除杂波和噪声的同时保持信号的快速响应，同时在运算放大器的配置中要考虑放大器的增益和带宽等特性。

第三步，介绍有源带通滤波器的应用。

有源带通滤波器广泛应用于音频处理、无线通信系统、雷达信号处理等方面。

在音频处理中，可以通过有源带通滤波器来实现音乐合成、均衡器、调音台等功能，使得音频效果更加优美；在无线通信系统中，有源带通滤波器不仅能够滤除杂波和噪声，还能够增强所需频段的信号强度，提高系统的信号传输质量；在雷达信号处理中，有源带通滤波器能够滤除多普勒杂波和敌我干扰等干扰信号，提高雷达探测和目标识别的准确性。

通过以上三个方面的介绍，我们可以基本了解二阶有源带通滤波电路的原理、设计和应用。

二阶有源带通滤波电路在电子技术领域中有着广泛的应用，可以有效地滤除杂波、噪声和干扰信号，保持所需信号的清晰度和稳定性。

课程设计任务书学生姓名：XXX 专业班级：电信XX指导教师：曾刚工作单位：信息工程学院题目：有源带通滤波器初始条件：具备模拟电子电路的理论知识；具备模拟电路基本电路的设计能力；具备模拟电路的基本调试手段；自选相关电子器件；可以使用实验室仪器调试。

要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、设计一个有源带通滤波器。

2、通带范围为50HZ-20KHZ，带内电压变化小于。

3、自制直流电源。

4、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书时间安排：十八周一周，其中3天硬件设计，2天硬件调试指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (I)1 有源带通滤波器理论设计 (1)简介 (1)工作原理 (1)二阶有源滤波器设计方案 (2)1.3.1原理图 (2)1.3.2低通滤波电路 (2)1.3.3高通滤波电路 (3)1.3.4原件参数选取 (4)2 二阶有源滤波器实际仿真与测试 (5)3 误差分析 (7)元器件误差 (7)运放的性能 (7)仪器误差 (7)直流稳压电源供电误差 (7)4 直流稳压电源设计 (8)5 心得体会 (9)参考文献 (10)致谢 (11)摘要在《模拟电子技术基础》的学习基础上，针对课设要求，设计有源带通滤波器，计算出符合条件要求的原件参数，通过Multisim仿真和焊接完电路后的实际测量数据，验证参数的取值。

关键词：有源带通滤波器参数Multisim仿真1 有源带通滤波器理论设计简介带通滤波器是指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的滤波器，与带阻滤波器的概念相对。

一个模拟带通滤波器的例子是电阻-电感-电容电路(RLC circuit)。

这些滤波器也可以用低通滤波器同高通滤波器组合来产生.工作原理一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带，例如在通带内没有增益或者衰减，并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。

二阶带通滤波器的设计二阶带通滤波器是一种滤波器，可以使特定频率范围内的信号通过，而将其他频率的信号抑制。

它通常由一个高通滤波器和一个低通滤波器级联组成。

在设计二阶带通滤波器时，需要确定滤波器的通带范围、通带增益、截止频率以及滤波器的类型等参数。

首先，我们需要确定滤波器的通带范围。

带通滤波器可以通过选择适当的通带上下限来实现。

通带上限和下限确定了滤波器在哪个频率范围内起作用。

例如，我们可以选择通带范围为500Hz到2kHz。

然后，确定滤波器的通带增益。

通带增益指的是滤波器在通带范围内的增益情况。

通常，滤波器的通带增益为0dB，表示不对信号进行增益或衰减。

但也可以根据实际需求，设置通带增益为正值或负值。

接下来，我们需要确定滤波器的截止频率。

截止频率是指信号衰减到一定程度的频率。

在带通滤波器中，我们需要选择低通滤波器和高通滤波器的截止频率。

低通滤波器的截止频率应高于通带上限，而高通滤波器的截止频率应低于通带下限。

一般来说，截止频率的选择应根据信号频谱分布和带宽要求来确定。

在选择截止频率之后，我们需要确定滤波器的类型。

常用的二阶带通滤波器类型包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等。

它们在滤波器的通频带宽、衰减特性和相位响应等方面有不同的性能。

根据具体情况选择最适合的滤波器类型。

一旦确定了以上参数，我们可以开始设计二阶带通滤波器。

设计的主要步骤包括：1.设计低通滤波器：利用所选的滤波器类型，设计一个低通滤波器，其截止频率为所选的通带下限。

2.设计高通滤波器：同样地，利用所选的滤波器类型，设计一个高通滤波器，其截止频率为所选的通带上限。

3.级联滤波器：将低通滤波器和高通滤波器按级联方式连接，形成二阶带通滤波器。

4.调整参数：根据实际应用需求，调整滤波器的参数，如增益、截止频率等。

5.仿真和测试：利用计算机软件或硬件进行滤波器的仿真和测试，检查其频率响应和相位响应等性能是否满足要求。

总结起来，设计二阶带通滤波器需要确定滤波器的通带范围、通带增益、截止频率和滤波器类型等参数。

电容耦合二阶LTCC带通滤波器的分析与设计摘要：提出了一种谐振腔间通过电容耦合和基于LTC C技术的集总带通滤波器（带通滤波器是指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的滤波器，与带阻滤波器的概念相对）结构。

该方法在输入输出端引入反馈电容来改善阻带性能，同时利用等效集总电路并采用图解和数学方法来解释传输零点的变化，最后给出了设计此类滤波器的一般步骤。

0 引言近年来，无论是军用电子整机、通信设备还是民用消费类的电子产品都迅速向小型化、复杂化、轻量化、多功能化和高可靠性的方向发展。

而以LTCC (低温共烧陶瓷， Low Temperature CofiredCeramic) 为基础的结构设计可有效减小器件体积，是实现元器件向小型化、片式化、高可靠性和低成本方向发展的有效途径。

滤波器是决定通信系统性能的重要元器件。

为此，许多论文都提出通过在阻带内加入传输零点来提高滤波器的阻带衰减性能，从而获得陡峭过渡带。

本文给出的设计方法涉及三个方面：第一是通过设计一种滤波器结构来提高阻带性能。

该滤波器采用谐振单元耦合，并在输入输出端引入并联反馈电容来在阻带内引入传输零点。

传输零点的个数与位置可以通过耦合电容和电感控制。

第二是通过滤波器结构等效集总电路来写出导纳矩阵，再用图解和数学方法解释传输零点情况。

这对快速设计这类滤波器具有指引作用。

第三是通过仿真滤波器来证明理论的正确性。

1 LTCC滤波器的物理布局本设计给出的滤波器的空间拓扑结构如图1所示，其中图1 (a)、(b) 分别为不同角度观察的滤波器三维图，其中介质为Rogers RT/duroid5880，介电常数为εr=2.2，损耗角正切为0.0009，介质为4层，每层为500μm，水平面积为3mm×18mm，导体材料采用银。

金属层从下至上分别为1至5层，其中最下层和最上层为接地金属层(为使结构图更清楚，图1中隐藏了最上层金属层)，中间三层为电路拓扑，其端口馈电在第三层上，为电容馈电方式，可与第二层和第四层电容板形成接入电容C3和C4，调节馈电板的边长C_w1，可以改变电容C3与C4。

二阶带通滤波器的设计报告一、引言带通滤波器是一种能够通过特定频率范围内的信号，而抑制其他频率信号的电子滤波器。

二阶带通滤波器是一种常用的滤波器类型，具有较好的滤波效果和相对简单的电路结构。

本文将介绍二阶带通滤波器的设计方法与实现过程。

二、二阶带通滤波器的原理三、二阶带通滤波器的设计步骤1.确定滤波器的通带中心频率：根据具体应用需求，确定滤波器需要通过的频率范围，并取其中心频率为设计目标。

2.确定通带增益：根据应用需求，确定滤波器在通带范围内需要增益的大小。

3.计算滤波器的品质因子：品质因子（Q值）是评价滤波器带宽与衰减特性的重要参数。

根据设计要求和公式，计算出所需的Q值。

4.确定滤波器的截止频率：根据所需的通带带宽和中心频率，计算出滤波器的上下截止频率。

5.设计滤波器的电路结构：根据已知的截止频率、Q值和增益，选择适合的电路结构实现二阶带通滤波器。

6.计算滤波器的元件数值：根据所选电路结构和设计参数，计算出各个元件的数值。

7.绘制滤波器的电路原理图：将计算出的元件数值和电路结构绘制为电路原理图。

8.仿真与验证：使用电子仿真软件对滤波器的性能进行仿真与验证。

9.实际实现：根据电路原理图，选择适合的元器件进行实际的电路实现。

10.测试与调整：使用测试仪器对实际实现的滤波器进行测试，并根据测试结果进行调整，以达到设计要求。

四、实例以设计一个中心频率为1kHz，通带增益为10dB，通带带宽为500Hz的二阶带通滤波器为例进行说明。

1.确定滤波器的通带中心频率为1kHz。

2.确定通带增益为10dB。

3. 计算滤波器的品质因子。

根据公式Q=fc/BW，其中fc为中心频率，BW为通带带宽，计算得到Q=24.确定滤波器的截止频率。

根据中心频率和通带带宽，可以计算出滤波器的上下截止频率为900Hz和1100Hz。

5. 选择适合的电路结构。

本例选择经典的Sallen-Key滤波器结构进行设计。

6.计算滤波器的元件数值。

2014-2015电子电路设计课程说明书学院实验学院专业电子信息工程题目二阶带通滤波器姓名黄玉欢学号 13521230 日期2015年7 月21日指导教师摘要此次电子技术课程设计包括数电课设和模电课设两部分，需要自己独立地完成设计、Multisim仿真和硬件连接三个环节。

模拟电路设计：二阶有源带通滤波器，二阶有源带通滤波器采用经典的RC 有源滤波器设计，该设计又称为巴特沃斯滤波器。

电路为双电源供电，可完成对于规定中心频率的选择，并保证信号在3db带宽内平稳不失真，且有良好的矩形系数。

两个实验均通过了仿真测试和硬件连接测试，基本符合课设的要求。

以下是我对两个实验的基本方案、设计原理、元器件的选择、优缺点的比较和仿真结果的介绍。

关键词带通滤波器、Multisim仿真IAbstractThe course design by the digital circuit design and analog circuit design composed of，Complete independence to complete the design，Multisim simulation and the experiment three links。

Analog circuit design part， second-order active bandpass filter，and through Multisim software and oscilloscope simulation and performance testing，The output resistor， the center frequency coefficient matrix circuit conditions and performance up to requirements. Two experiments were tested by simulation and laboratory simulation tests， the basic compliance testing requirements. This article describes the Responder and the second-order active band-pass filter and the basic program design principles，component selection，compare the advantages and disadvantages and simulation test results， more comprehensive about the design of this course the content of electronic technology.KeywordsBandpass filter、Multisim SimulationII目录1．概述 (1)2．二阶有源带通滤波器的设计、仿真与性能实测 (2)1设计内容与要求 (2)2方案比较 (3)3总体方案 (4)3.1 总体方案介绍 (4)3.2 电路设计原理 (5)3.3 软件仿真与测试分析 (8)3.4 硬件仿真与测试分析 (11)3.5问题解决与讨论 (13)4．结论 (13)5．参考文献 (13)6.附录 (14)6.1 元器件明细表 (14)III6.2设计环境与设备清单 (14)6.3附表 (14)IV1．概述本次电子课程设计分为数字电路和模拟电路两部分。