带通滤波器设计模拟电子技术课程设计报告大学论文

模拟电子技术课程设计报告带通滤波器设计

班级：自动化1202

姓名：杨益伟

学号：120900321

日期：2014年7月2日

信息科学与技术学院

目录

第一章设计任务及要求

1、1设计概述------------------------------------3

1、2设计任务及要求------------------------------3 第二章总体电路设计方案

2、1设计思想-----------------------------------4

2、2各功能的组成-------------------------------5

2、3总体工作过程及方案框图---------------------5 第三章单元电路设计与分析

3、1各单元电路的选择---------------------------6

3、2单元电路软件仿真---------------------------8 第四章总体电路工作原理图及电路仿真结果

4、1总体电路工作原理图及元件参数的确定---------9

4、2总体电路软件仿真---------------------------11 第五章电路的组构与调试

5、1使用的主要仪器、仪表-----------------------12

5、2测试的数据与波形---------------------------12

5、3组装与调试---------------------------------14

5、4调试出现的故障及解决方法-------------------14 第六章设计电路的特点及改进方向

6、1设计电路的特点及改进方向-------------------14 第七章电路元件参数列表

7、1 电路元件一览表---------------------------15 第八章结束语

8、1 对设计题目的结论性意见及改进的意向说明----16

8、2 总结设计的收获与体会----------------------16 附图(电路仿真总图、电路图)

参考文献

第一章设计任务及要求

1、1设计概述：

带通滤波器是指允许某一频率范围内的频率分量通过、其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器。

在滤波器中，信号能够通过的范围称为通频带或通带，信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围称为阻带，通带和阻带之间的界限称为截止频率，由于元件固有特效的限制，通带和阻带之间存在过渡带。

带通滤波器的实际设计过程中，主要参数包括中心频率f0、频率带宽BW、上限截止频率fh和下限截止频率fl。其中，通带越窄，其选频特性越好。

1、2设计任务及要求：

（1）设计任务：本实验将高通滤波器与低通滤波器串联来实现一个带通滤波器，通过多级反馈，减少干扰信号对滤波器的影响。为了检测滤波电路的选频特性，设计一个带宽检测电路，通过发光二极管的亮灭近似检测电路的带宽范围。

（2）设计要求：

性能指标要求

1、输入信号：有效值为1V的电压信号。

2、输出信号中心频率f0通过开关切换，分别为500hz、1khz、5khz、10khz，

误差为10%。

3、带通滤波器带宽BW<=（fh-fl）,在增益符合要求的情况下带宽尽可能窄。

4、用LED发光二极管显示上、下限截止频率。

第二章 总体电路设计方案

2、1设计思想：

方案一：将一个低通滤波器和一个高通滤波器串联起来，即可组成一个带通滤波器，如上图。其中低通滤波器的通带截止频率为f2，高通滤波器的通带频率为f1。当输入信号通过低通滤波器时，f>f2的信号被滤掉；然后，再通过高通滤波器，f

Ui

U0

方案二：Ui 经过高通滤波器和低通滤波器后便得到带通信号U2，U2再经过一个低通滤波器可得到低通U3。再对原信号引入两个反馈，带通信号U2正反馈

以及输出端U3引入的负反馈。这样，输出U2即为改良后的带通信号，便到达了设计目标。

对比分析

方案一需要注意一个问题，组成带通滤波器时，低通滤波器的通带截止频率f2必须大于高通滤波器的通带截止频率f1。否则，如果f2

方案二其内在原理基本相同，一个全通信号先减去高通，然后减去低通，剩下的就是带通。但方案二中引入了两个反馈，当频率接近通带截频率但小于时，

从输出端引回的反馈信号将增强输入信号的作用，因此，幅频特性在接近通带截止频率时将得到补偿而不会很快下降。总的来说，方案二在通带截止频率的附近得到较好的改善。而且加入带通信号的正反馈，使其滤波功能更加接近切比雪夫滤波器，其在过渡带衰减快，和理想滤波器的频率响应曲线之间的误差最小。

总之，方案二比方案一更加完善，误差也更小，同时也考虑到实验器材的选取条件，因此本课题设计采用方案二。

2、2各功能组成

主体电路功能：当以U2为输出端时，主体电路相当于一个带通滤波器电路，原信号Ui经过带通滤波器滤波后产生信号U2。原信号引入的两条反馈即可增强输入信号的作用，也可改善截止频率附近的滤波功能。

线性检波滤波电路功能：输入的正弦信号Ui和U2首先经过检波电路转换为全波，再经过滤波转化为直流量

比较显示电路功能：原信号Ui和带通滤波后信号U2经过检波滤波电路后转化为直流量Ui’,U2’通过比较器进行比较，集成运放输出端接发光二极管和电阻后接地。Ui’接比较器正端，U2’接比较器负端，当Ui’>U2’时，二极管发光，二者相等时，灯闪烁，U2’>Ui’时，灯不亮。

2、3总体工作过程及方案框图

总体工作过程：当以U2为输出端时，主体电路相当于一个带通滤波器电路，原信号Ui经过带通滤波器滤波后产生信号U2。

原信号Ui和带通滤波后信号U2经过检波滤波电路后转化为直流量Ui’,U2’通过比较器进行比较，集成运放输出端接发光二极管和电阻后接地。Ui’接比较器正端，U2’接比较器负端。

当Ui’>U2’时，二极管发光，二者相等时，灯闪烁，U2’>Ui’时，灯不亮。