椭圆逼近模拟有源带通滤波器设计

有源带通滤波器设计报告一、引言在电子电路和信号处理中，滤波器是一种常用的电路组件，用于选择特定频率范围内的信号，并削弱或消除其他频率范围的信号。

本设计报告旨在介绍一个有源带通滤波器的设计过程和结果。

二、设计原理三、设计过程1.确定滤波器的频率范围：根据需要滤波的信号频率范围，选择适当的中心频率和带宽。

2.计算电阻和电容的值：根据所选的中心频率和带宽，使用标准的滤波器公式计算电阻和电容的值。

3.选择放大器：根据滤波器的要求和设计要求，选择适当的放大器。

常用的放大器类型有运算放大器和晶体管放大器。

4.连接电阻和电容网络：根据所计算得到的电阻和电容的值，将它们连接到放大器的适当位置。

5.确定输入和输出电阻：根据设计要求，确定输入和输出电阻的值。

这些电阻可以帮助匹配滤波器和外部电路的阻抗。

四、实验结果使用上述设计过程，我们成功设计并制作了一个有源带通滤波器。

该滤波器的中心频率为f0=1kHz，带宽为B=500Hz。

选用运算放大器作为滤波器的放大器。

实验结果显示，滤波器在中心频率附近的增益为20dB，且在带通范围内的其他频率上有明显衰减。

通过连接输入和输出电阻，滤波器与外部电路的阻抗匹配良好，没有信号反射或损耗。

五、结论本设计报告介绍了一个有源带通滤波器的设计过程和结果。

通过合理选择频率范围、计算电阻和电容值、选择适当的放大器，并匹配输入和输出电阻，我们成功设计了一个满足要求的滤波器。

该滤波器具有良好的增益特性和频率选择性能，能够滤除非感兴趣频率范围的杂散信号。

在实际应用中，这种滤波器可以用于音频处理、通信系统和传感器信号处理等领域。

有源带通滤波器的设计刘田辉（德州学院物理与电子信息学院，山东德州253023）摘要滤波器在日常生活中非常重要，运用非常广泛，在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的滤波器。

随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种滤波器。

本文阐述了有源带通滤波器的基本原理，对滤波器的传输函数进行了推导并给出了两种设计方法：一种是无限增益多路负反馈（MFB）有源二阶带通滤波器电路，另一种是压控电压源（VCVS）有源二阶带通滤波器电路，并对两种电路的频率特性进行了分析，通过Multisim作电路仿真设计。

经过仿真及仿真结果的分析验证了所设计的方法是正确的。

关键词有源滤波器；带通；频率特性； Multisim71绪论从20世纪60年代至今，集成运放获得了迅速发展，同时带通滤波器迅猛发展，滤波器是一种只传输指定频段信号，滤波器顾名思义具有滤波作用，及抑制其他频段信号的电路。

滤波器是选频装置，能让信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。

在测试装置中，利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析[1]。

本文所述内容属于模拟滤波范围。

主要介绍模拟滤波器中带通原理、设计、仿真、以及主要参数。

随着电力电子设备的发展和广泛应用，使全球各地的电网被谐波严重污染着，迫切需求治理。

而有源滤波器正是解决这个问题的最佳选择！利用有源滤波器电路可以衰减无用频率信号，突出有用频率的信号，抑制干扰和噪声，以达到选频或提高信噪比的目的，因此有源滤波器被很广泛应用于测量、通信以及控制技术的小信号处理。

20世纪80年代电子技术改造面临着一个重大课题就是实现各种电子系统的全面大规模集成。

使用最多的滤波器成为很大很艰巨的技术障碍，RC有源滤波器不能实现全面大规模集成，机械滤波器和无源滤波器就更不用说了，所以，聪明的先人只能另辟新径来解决这一难题。

20世纪50年代就曾经有人提出的概念，但由于当时集成工艺不成熟，并没有引起太多人的重视。

燕山大学课程设计说明书题目：椭圆带通滤波器的设计学院（系）：电气工程学院年级专业： 10级精仪二班学号：学生姓名：指导教师：***教师职称：副教授燕山大学课程设计（论文）任务书课程名称：数字信号处理课程设计基层教学单位：指导教师：说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。

年月日目录第1章摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 第2章引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 第3章基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 3.1 模拟滤波器的基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 3.2 椭圆滤波器的特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 第4章设计过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 4.1 椭圆滤波器设计结构图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 4.2 设计椭圆模拟滤波器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 4.3 模拟滤波器的MATLAB实现和滤波器分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 第5章仿真程序和仿真图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 105.1、%连续信号的产生及采样．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 105.2、%椭圆带通滤波器的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．115.3、%信号通过椭圆带通滤波器的波形图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 5.4、信号通过椭圆带通滤波器的仿真图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 第6章分析及总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 14 心得体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15第一章摘要滤波器是自动控制、信号处理和通信领域的重要组成部分,广泛地应用于各种系统中。

有源模拟带通滤波器的设计有源模拟带通滤波器是一种能够使一定频率范围内信号通过，而其他频率信号被滤除的电路。

在对不同频率信号进行处理和调节时，有源模拟带通滤波器的作用非常重要。

它能够适应各种信号的处理，包括音频，视频以及其他复杂的信号。

下面将详细介绍有源模拟带通滤波器的设计方法。

设计目的设计带通滤波器，以滤除信号中的低频和高频噪声，保留信号的特定频率成分，从而满足特定的应用要求。

本文将介绍一个适用于中频信号（200 Hz至2 KHz范围内的频率）的带通滤波器的设计方法。

带通滤波器的最基本设计方案包括：1.选择截止频率（fc）和带宽（Bw）2.选择滤波器类型3.计算电路元件参数4.仿真和测试电路性能设计前的准备工作在进行带通滤波器的设计之前，需要进行以下准备工作：1.了解所需滤波器的要求及特性，如截止频率，带宽，通带增益，阻带衰减等。

2.选择具有高输入阻抗和低输出阻抗的有源放大器作为滤波器的增益器。

3.选择电子元件，如电容，电感，电阻等，并了解它们对滤波器频率响应的影响。

4.使用计算机辅助设计工具，如Mathcad或MATLAB等，或选择SPICE仿真软件。

设计步骤步骤一：计算元件参数和放大器放大系数在此步骤中，需要根据所需的截止频率，带宽和增益，计算出电容和电感的值，以及放大器的放大系数。

这些参数使用公式计算，这些公式依赖于所使用的滤波器类型和拓扑结构。

在该设计方案中，我们选择Sallen-Key（SK）滤波器拓扑，计算公式如下：Bw = fc/QC1 = C2 = CR4 = Q / R3K>0其中，Bw是带宽，fc是截止频率，Q是质量因数，R3和R4是电阻值，C1和C2是电容值，K是放大器放大系数。

步骤二：模拟滤波器电路在进行滤波器电路模拟时，需要绘制电路图和元件值，输入和输出控制点。

利用SPICE仿真软件，进行电路仿真，以观察通过和不通过滤波器的信号波形和频率响应。

通过修改电路图和元件值，以达到所需的性能指标，如阻带衰减，通带增益等。

有源带通滤波器设计引言有源带通滤波器是一种常见的滤波器类型，用于滤除特定频率范围内的信号。

本文将介绍有源带通滤波器的设计过程和原理，以及如何使用基本电路元件实现。

有源带通滤波器原理有源带通滤波器是一种组合了放大器和带通滤波器的电路。

通过选择合适的放大器增益和滤波器参数，可以实现在一定频率范围内放大输入信号，并抑制其他频率上的信号。

有源带通滤波器的基本原理是选择适当的带通滤波器作为前馈网络，将放大器的输出信号反馈到滤波器的输入端，以实现对特定频率范围内的信号的放大。

有源带通滤波器设计步骤有源带通滤波器的设计过程可以分为以下几个步骤：步骤1：确定滤波器参数首先需要确定希望滤波器通过的频率范围。

这个范围可以根据具体的应用需求来确定。

同时还需要确定滤波器的截止频率和带宽。

这些参数将在后续的设计中使用。

步骤2：选择放大器根据滤波器的参数和所需增益，选择合适的放大器。

放大器的增益应该满足滤波器要求的放大倍数。

步骤3：设计前馈网络根据所选的放大器和滤波器参数，设计前馈网络。

前馈网络应具有带通滤波器的特性，可以选择不同的滤波器拓扑结构，如巴特沃斯滤波器、椭圆滤波器等。

步骤4：选择反馈电阻选择合适的反馈电阻，以实现对滤波器输出信号的反馈。

步骤5：分析、模拟和优化进行电路分析和模拟，通过调整电路参数来优化滤波器的性能。

可以使用电路仿真软件进行模拟，并使用适当的优化方法来改善滤波器的频率响应和增益特性。

步骤6：实现电路根据设计结果，通过选取合适的电路元件来实现滤波器电路。

注意选择适当的操作放大器供电电压和电源。

有源带通滤波器设计示例下面是一个示例设计过程，以说明有源带通滤波器的设计思路。

步骤1：确定滤波器参数假设我们希望设计一个有源带通滤波器，通过频率范围为1kHz到10kHz的信号。

截止频率选择为2kHz，带宽选择为1kHz。

步骤2：选择放大器根据所需增益，选择一个增益足够的放大器。

假设选择一个增益为20倍的放大器。

带通滤波器设计1. 引言在信号处理中，滤波器是一种重要的工具，用于去除或改变信号的特定频率成分。

带通滤波器是一种常用的滤波器，它可以传递一定范围内的频率成分，而抑制其他频率成分。

本文将介绍带通滤波器的基本原理和设计方法。

2. 带通滤波器的原理带通滤波器是一种频率选择性滤波器，它可以传递一定范围内的频率信号，而将其他频率信号抑制。

其基本原理是利用滤波器的频率响应特性，对输入信号进行滤波处理。

带通滤波器通常由一个低通滤波器和一个高通滤波器级联连接而成。

低通滤波器用于抑制高于截止频率的频率成分，而高通滤波器用于抑制低于截止频率的频率成分，从而实现带通滤波效果。

3. 带通滤波器的设计方法带通滤波器的设计通常包括以下几个步骤：在设计带通滤波器之前，需要确定滤波器的一些规格参数，包括中心频率、通带宽度、阻带宽度等。

这些参数决定了滤波器的性能和应用范围。

步骤二：选择滤波器的类型常见的带通滤波器类型包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器等。

根据具体的应用要求和设计指标，选择适合的滤波器类型。

步骤三：计算滤波器的阶数滤波器的阶数决定了滤波器的陡峭程度和相频特性。

根据设计要求和滤波器类型，计算滤波器的阶数。

步骤四：确定滤波器的传输函数根据滤波器的类型和阶数，使用滤波器设计方法计算滤波器的传输函数。

常用的设计方法包括频率折叠法、零极点法等。

根据滤波器的传输函数，采用模拟滤波器的设计方法，设计滤波器的电路结构和参数。

常用的设计方法包括电压法、电流法等。

步骤六：数字滤波器的设计对于数字信号处理系统，需要将模拟滤波器转换为数字滤波器。

常用的设计方法包括脉冲响应法、频率采样法等。

根据系统的采样率和滤波器的性能要求设计数字滤波器。

4. 带通滤波器的应用带通滤波器在信号处理领域有着广泛的应用。

例如，音频处理中常用带通滤波器对音频信号进行频率选择性处理，去除噪声和杂音。

图像处理中常用带通滤波器对图像进行频率域滤波，增强或抑制特定频率成分，实现图像增强、去噪等功能。

毕业论文-基于椭圆函数的微波带通滤波器的设计（含外文翻译）摘要近年来,由于无线通信技术的飞速发展,使电磁波频谱变得越来越拥挤，而在无线通信系统中，尤其是在接收机前端，带通滤波器性能的优劣直接影响到整个接收机性能的好坏。

因此，发展高性能，研究小型化的微波滤波器是当前非常受关注的议题。

本次基于椭圆函数的微波带通滤波器设计，首先，由要求的技术指标确定滤波器阶数；其次，通过已成熟的滤波器理论查表确定相应低通原型滤波器各元件的参数，并根据频率变换得到所需带通滤波器的电路模型；然后，借助微波电路设计的首选工程软件ADS2008对其原理图进行仿真，得到所设计的椭圆函数微波带通滤波器的21S 和11S 的数据显示图；最后通过分析数据图并不断优化设计方案以达到所设计的技术指标要求，并综合比较得到最佳的原理图及相应的元件值。

分析数据结果可得到所设计的滤波器达到了设计指标要求，表明设计设计方案可行。

关键词：椭圆函数；微波滤波器；ADSAbstractIn recent years, due to the rapid development of wireless communication technology, the electromagnetic spectrum is becoming increasingly congested. In the wireless communication system, especially in the front-end of the receiver band-pass, the performance quality of band-pass filter directly affect the performance of the receiver. Therefore, research for high-performance and miniaturized microwave filter is very popular currently.This article designs a microwave band-pass filter based on elliptic functions. Firstly, the filter order number are determined by the requirements of the technical indicators; Secondly, we look-up table to determine the parameters of the corresponding low-pass prototype filter through the mature theory of filter and according to the frequency conversion we get the circuit model of band-pass filter; Then, we simulate for its schematic by means of a microwave circuit design preferred engineering software ADS2008 and data 21S and 11S the elliptic function of the microwave band-pass filter design are shown in Figure; Finally, we analyze the data graph and optimize the design to meet the technical requirements of the design, and compare to get the best integrated schematic and the corresponding component values. The results obtained by analyzing data achieve the design requirements of designed filters and show that the design is feasible.Keywords: elliptic function; microwave filters; ADS目录第1章概论 (1)1.1 微波滤波器的研究意义 (1)1.2 微波滤波器的进展 (1)1.3 本文内容的安排 (3)第2章现代微波滤波器的设计基础 (4)2.1 基本的概念与技术指标 (4)2.2 微波网络的基本理论 (6)2.3 微波网络的参量 (6)2.3.1 转移参量（A参量） (7)2.3.2 阻抗参量（Z参量）和导纳参量（Y参量） (7)2.3.3 散射参量（S参量） (8)第3章椭圆函数滤波器综合 (10)3.1 椭圆函数滤波器的基本概念 (10)3.1.1 椭圆函数的定义 (10)3.1.2 椭圆函数滤波器的定义 (11)3.2 微波滤波器的设计方法概述 (11)3.3 归一化低通原型滤波器的一般概念 (11)3.3.1 一般低通原型滤波器的结构 (12)3.3.2 椭圆函数低通原型滤波器的结构 (12)3.4 频率变换 (14)3.4.1 由低通到高通的频率变换 (14)3.4.2 由低通到带阻的频率变换 (15)3.4.3 由低通到带通的频率变换 (15)3.5 耦合谐振器滤波器常用耦合矩阵 (16)3.5.1 环路方程 (17)3.5.2 节点方程 (19)第4章椭圆函数滤波器的设计及仿真 (21)4.1 椭圆函数带通滤波器的设计流程 (21)4.2 采用传统方法设计椭圆函数带通滤波器 (22)4.2.1 椭圆函数滤波器低通原型的确定 (22)4.2.2 椭圆函数带通滤波器电路的设计 (23)4.3 传统算法与ADS相结合设计 (26)4.3.1 椭圆函数带通滤波器阶数的确定 (26)4.3.2 椭圆函数带通滤波器电路图的设计 (26)4.4 扩大滤波器的阶数设计 (28)4.4.1 五阶椭圆带通滤波器的设计 (28)4.4.2 五阶椭圆函数带通滤波器的微调设计 (29)总结 (32)参考文献 (33)附录外文原文及翻译 (34)致谢 (69)第1章概论1.1 微波滤波器的研究意义在无线通信技术飞速发展的近几年来，滤波器作为一种二端口网络,具有让某些频率的信号顺利通过,而对另外一些频率的信号加以阻隔和衰减的频率选择特性，而目前在通信、雷达、广播、微波等领域，多频率工作应用越来越普遍,对分隔频率的要求也相应地提高了。

模拟有源滤波器设计的MATLAB实现课程设计摘要本文阐述了滤波器的基本概念,介绍了模拟有源滤波器的设计原理和逼近理论。

其中包括巴特沃思逼近、切比雪夫I型逼近、切比雪夫Ⅱ型逼近、椭圆函数逼近和贝塞尔逼近。

并研究了模拟有源滤波器的设计流程及性能测试。

综合了传统的硬件设计方法与软件编程技术,由MATLAB仿真出了各种滤波器逼近技术的幅频特性曲线并进行了实例分析。

对巴特沃思滤波器实例的研究仿真,由程序快速的得到了最小阶数和截止频率,取代了传统繁复的计算;方便的实现了由模拟低通滤波器向高通、低通和带阻滤波器的转换;对四运放复杂电路进行了设计仿真,通过求取其不同点的输出传递函数,模拟了二阶低通、高通、带通和带阻滤波器的幅频特性曲线并得到了较好的仿真结果。

关键词:模拟有源滤波器;逼近理论;幅频特性;MATLAB程序设计ABSTRACTThis paper describes the basic concepts of filters introduced analog active filter design principles and approximation theory. Including Butterworth approximation, Chebyshev type I approximation, Chebyshev Ⅱ type approximation, elliptic function approximation and Bezier approximation. The first author studied the analog active filter design process and performance testing.Combines the traditional hardware design methods and software programming techniques, the MATLAB simulation of a variety of filter approximation technique of amplitude-frequency characteristic curve and an illustrative example. Butterworth filter instance on simulation studies, by the program to quickly get the minimum order and the cutoff frequency, replacing the traditional complex calculations; convenientlyachieved by the analog low-pass filter to the high-pass, low-pass and band-stop filter the conversion; complex on quad op amp circuit design simulation, through its different points strike output transfer function to simulate the second-order low-pass, high pass, band pass and band-stop filter frequency characteristic curve and get better simulation results.Keywords:Analog and Active Filter;Theory of Approximation, Amplitude-frequency characteristics,MATLAB program design Compiling?and?organizing?dataAfter?you?have?established?the?purpose?of?the?report,?you?need?to compileandorganizetheinformationneededtosupportit.Thegathe ring?of?information?may?have?given?you?a?lot?of?materials,?but?you?ne ed?to?be?a?firm?editor?and?retain?only?the?essential?data?and?throw?o ut?the?rest.Consider?your?readers,?and?think?about?how?much?background?inform ation?they?will?need.Writing?the?reportA?report?consists?of?five?parts:?title,?introduction,?findings,?c onclusion?and?recommendations.1.?TitleThis?should?run?no?longer?than?one?line.2.?IntroductionThis?tells?the?reader?what?the?purpose?and?objective?of?the?repor t?are.?It?might?also?give?the?reader?some?background?information?on?t he?subject.The?purpose/objective/aim?of?this?report?is?toThis?report?aims?to/is?intended?to3.?FindingsThis?is?the?main?part?of?the?report.?It?tells?the?reader?what?you havefoundinyourinformationgathering.It?is?important?to?differentiate?between?fact?and?opinion.?Which? of?the?following?phrases?report?facts?and?which?report?opinions?We?found?that?could?be?both?fact?and?opinionIt?clearly?shows?that?factIt?was?found?thatfactWe?discovered?thatfactWe?observed?thatopinionThere?is?evidence?thatfact4.?ConclusionThis?part?tells?the?reader?about?the?results?of?the?report?based? on?the?findings.It's?concluded/decided/agreed/felt?thatIt?can?be?seen?thatIn?conclusionNo?conclusions?were?reached?regarding.关于一事未得出任何结论We?can?conclude?that5.?RecommendationsFinally,?recommendations?are?made?on?what?future?actions?need?to? be?taken.Based?on?our?findings,?we?would?recommend?thatIt?is?recommend-ed/proposed/suggested?that.It?seems?to?me?thattitle,?introduction,?findings,?conclusion?and?recommendations.1 Introduction滤波是信号处理的一种最基本而重要的技术,利用滤波可从复杂的信号中提取所需要的信号,抑制不需要的部分。

有源带通滤波器设计报告设计报告：有源带通滤波器1.引言2.设计原理有源带通滤波器的基本结构由一个放大器、一个带通滤波器和一个输出放大器组成。

放大器的作用是增大输入信号的幅度，带通滤波器则实现了对特定频率范围内信号的选择性放大，最后输出放大器将放大后的信号输出到负载中。

在设计有源带通滤波器时，需要确定的参数包括中心频率、带宽、放大倍数等。

3.设计步骤3.1确定滤波器的参数首先需要确定滤波器的中心频率和带宽。

中心频率是所需放大的频率范围的中间值，带宽则是需要放大的频率范围的宽度。

根据应用需求，可以选择不同的中心频率和带宽。

3.2选取放大器根据中心频率和带宽的要求，选择合适的放大器。

常用的放大器类型有共射放大器、共基放大器和共集放大器等。

在选择放大器时，需要考虑其增益、输入/output阻抗等参数。

3.3设计带通滤波器带通滤波器可使用电容器、电感器和电阻器等元件来实现。

在设计带通滤波器时，需根据中心频率和带宽的要求，选择适当的元件值，并计算其对应的频率响应。

3.4设计输出放大器输出放大器的作用是将放大后的信号输出到负载中，同时保持信号的稳定性。

在设计输出放大器时，要考虑负载的级数、输出电压的大小等参数。

4.设计实例以设计一个中心频率为5kHz，带宽为1kHz的有源带通滤波器为例，具体步骤如下：4.1确定滤波器的参数中心频率为5kHz，带宽为1kHz。

4.2选取放大器选择共射放大器作为放大器。

4.3设计带通滤波器根据中心频率和带宽的要求，选取合适的电容和电感值，并根据相关公式计算其频率响应。

4.4设计输出放大器选择合适的输出放大器，考虑负载的级数和输出电压的大小。

5.结果与讨论根据设计参数，计算得到滤波器的元件值，并进行电路实现。

通过测试和验证，评估滤波器的性能和实际效果。

6.结论通过本文对有源带通滤波器的设计方法进行详细介绍，我们可以了解到有源带通滤波器的设计原理和实际应用。

设计者可以根据具体需求，选择合适的参数和元件值，设计出满足要求的有源带通滤波器。