高通滤波器的设计方法

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信息与电气工程学院

电子电路仿真及设计CDIO三级项目

设计说明书

（2013/2014学年第二学期）

题 目： 高通滤波器系统仿真及设计

专业班级 ： 通信工程班

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目录

第一章 文氏桥振荡器-------------------------------------------------1

1.1振荡器的设计及要求 ---------------------------------------------1

1.2系统工作原理 ---------------------------------------------------1

1.3电路设计原理图，实物图, 参数计算及仿真 --------------------------2第二章 高通滤波器---------------------------------------------------6

2.1实际滤波器的基本参数--------------------------------------------6

2.2滤波器的设计目的------------------------------------------------6

2.3设计要求--------------------------------------------------------7

2.4系统的设计方案--------------------------------------------------7

2.5系统工作原理----------------------------------------------------7

2.6滤波器设计仿真，仿真结果，实物图，实测结果----------------------7

第三章 合成电路----------------------------------------------------11

二阶高通滤波器的设计

二阶高通滤波器是一种常用的滤波器，可以去除信号中低频成分，保留高频成分。设计一个高通滤波器，主要需要确定滤波器的截止频率和滤波器的类型。在设计过程中，可以使用滤波器的电路图进行分析和计算，并使用软件工具进行模拟和验证。

一、滤波器的类型

常见的二阶高通滤波器类型有Butterworth滤波器、Chebyshev滤波器和Bessel滤波器等。每种滤波器都有不同的特点和应用。在选择滤波器类型时，需要根据具体的需求和性能要求进行权衡和选择。

二、滤波器的截止频率

滤波器的截止频率是指滤波器开始对信号进行滤波的频率。在设计二阶高通滤波器时，可以根据具体的需求和信号特性来确定截止频率。截止频率的选择通常涉及信号频谱分析和滤波器性能评估。

三、滤波器电路设计

在设计滤波器电路时，可以选择多种电路结构，常见的有Sallen-Key电路、多项式电路、双有源RC电路等。这些电路有不同的特点和性能，在设计时需要根据滤波器类型和截止频率进行选择。

四、滤波器参数计算

在确定滤波器电路结构后，需要计算电路中各个元器件的数值，包括电容、电阻和放大器增益等。可以使用传统的电路分析方法，如Kirchhoff电流和电压法进行计算。也可以使用现代的电路仿真软件进行模拟和参数优化。 五、滤波器性能评估

完成滤波器的设计和电路计算后，需要对设计的滤波器进行性能评估。可以使用电路仿真软件进行波形分析和频谱分析，以验证滤波器的设计是否满足要求。还可以进行实际电路实现和实测，对滤波器的性能进行验证。

六、设计优化及改进

通过性能评估，如果发现滤波器的性能不理想，可以对设计进行优化和改进。可以尝试调整滤波器电路中的元器件数值，或选择其他适合的滤波器类型和结构。优化设计可以根据具体的需求和应用场景来进行。

总结：

设计二阶高通滤波器需要确定滤波器的类型和截止频率，选择合适的电路结构，进行电路参数计算和性能评估，并进行优化和改进。设计过程可以通过传统的电路分析方法和现代的电路仿真软件来完成。设计的滤波器可以应用在音频处理、通信系统和仪器仪表等领域中，具有广泛的应用前景。

1 FIR高通滤波器设计

摘要

本文介绍了数字滤波器的工作原理及其常用设计方法，特别是对FIR滤波器和窗函数法进行了详细说明。文中采用窗函数法设计FIR数字滤波器，给出了TMS320C5509的源程序及其仿真波形。

1.滤波器原理

滤波器是一种选频装置，可以使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。在数字信号处理中，滤波占有及其重要的地位，如对信号的过滤、检测、预测等，都要广泛地用到滤波器，而数字滤波器则因其设计灵活、实行方便等特点而广为接受。数字滤波是语音处理、图像处理、模式识别、频谱分析等应用的基本处理算法。FIR滤波器具有幅度特性可随意设计、线性相位特性可精确保证等优点，因此在要求相位线性信道的现代电子系统，如图像处理、数据传输等波形传递系统中，具有很大吸引力。

所谓数字滤波器就是具有某种选择性的器件、网络或以计算机硬件支持的计算程序。其功能本质是按事先设计好的程序，将一组输入的数字序列通过一定的运算后转变为另一组输出的数字序列，从而改变改变输入信号所含频率成分的相对比例，或者滤除某些频率成分的数字器件或程序，达到对信号加工或滤波以符合技术指标的要求。与模拟滤波器相比，数字滤波器处理精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活、不存在阻抗匹配问题，可以实现模拟滤波器无法实现的特殊滤波功能。

2.常用的数字滤波器两种类型

按照单位冲激响应可分为无限冲激响应滤波器(IIR)和有限冲激响应滤波器(FIR)。

在IIR系统中，用有理分式表示的系统函数来逼近所需要的频率响应，即其单位冲激响应h(n)是无限长的；而在FIR系统中，则用一个有理多项式表示的系统函数去逼近所需要的频率响应，即其单位冲激响应 h(n)在有限个n值处不为零。IIR滤波器由于吸收了模拟滤波器的结果，有大量的图表可查，可以方便、简单、有效地完成设计，效果很好，但是其相位特性不好控制，必须用全通网络进行复杂的相位较正，才能实现线性相位特性的要求。

前言

滤波器技术是现代技术中不可缺少的部分。滤波器已大量渗入现代技术中。很

难想象一个稍微复杂的电子设备不使用这样或那样的滤波器。在现代通信和信号处

理方面，电话，电报，电视，无线电等只不过是以滤波器作为它们的重要部件的一

些例子而已。

滤波器是用来筛选信号的 ，它可以设定一定的门限值 。比如高通滤波器,它的

作用就是把低于设定值的信号虑掉 ，只让比设定值频率高的信号才可以通过 ，低

通滤波器的原理与高通类似 。用处非常大,它可以处理信号,虑去无用的干扰信号，

使信号满足自己的需要。目前，滤波器被广泛地用在通信、广播、雷达以及许多仪

器和设备中。滤波器的应用频率范围极宽，有适用于低到零点几赫的滤波器，也有

高到微波波段的滤波器。根据滤波频率的中心频率和其他要求的不同，滤波器中采

用各种谐振元件，电感、电容是最常用的谐振元件。随着电子技术的发展，许多电

路和系统都要区分不同频率的信号，从而使滤波器的设计理论日趋完善。滤波器的

种类很多，分类方法也不同。1.从功能上分；低、带、高、带阻。2.从实现方法上

分:FIR、IIR3.从设计方法上来分：Chebyshev(切比雪夫）,Butterworth（巴特沃斯）

4.从处理信号分：经典滤波器、现代滤波器。第一章设计内容及要求

1.1 设计任务及要求

1．　分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路；

2．　截止频率f

c=100Hz

3． 增益A

V＝5；

1.1.1基本要求：

（1）在100HZ时的波形稳定，继续调节频率是幅值会适当的增大，当到达一定值

时保持稳定。

（2）调小频率到0时其幅值一直减小到0

（3） 设计电路所需的直流电源可用实验室电源。

1.1.2 设计任务及目标：

（1）根据原理图分析各单元电路的功能；

（2） 熟悉电路中所用到的各集成芯片的管脚及其功能；

（3） 进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求；

（4） 写出完整、详细的课程设计报告。

1.2.3 主要参考器件：