湖南文理学院
课程设计报告
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有源高通滤波电路
目录
第一章简介
1.1 设计要求 (3)
1.2 设计作用与目的 (3)
1.3 所用仪器设备 (4)
第二章设计原理
2.1 设计方案及方案选择 (5)
2.2 模块电路设计及分析 (6)
2.3 总体设计 (10)
2.4 元件参数 (11)
第三章设计硬件及软件过程
3.1 Multisim仿真图 (13)
3.2 仿真结果 (14)
3.3 系统调试结果分析 (16)
第四章总结与展望
第一章简介
1.1设计要求
有源高通滤波电路能传送输入信号中有用的频率成分，衰减或抑制无用的频率成分，并对有用的频率成分具有一定的电压放大作用。有源高通滤波电路应包括：滤波电路；集成运放；反馈电路，三个部分。滤波电路能有效滤除无用频率信号成分，保留有用频率信号成分。集成运放和反馈电路使电路具有一定的电压放大作用，使电路滤波特性趋于理想。通过对有源滤波电路的探究，设计了一四阶有源高通滤波电路。在Multisim 10软件中进行仿真实验，对电路的频率特性和不同频率下输出的信号进行了分析，电路能有效滤除或衰弱频率为100Hz以下的电压信号，对频率100Hz以上的电压信号有放大作用。最终结果基本达到了预期要求。
1.2设计作用与目的
滤波器是减少或消除谐波对电力系统影响的电气部件，广泛应用于电力系统、通信
发射机与接收机等电子设备中，它能减弱或消除谐波的危害，对无用信号尽可能大的衰减，让有用信号尽可能无衰减的通过，从而纠正信号波形畸变。所以，无论信号的获取、传输，还是信号的处理和交换都离不开滤波技术。
在近代电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛，尤其是有源高通滤波器。它在通讯、声纳、测控、仪器仪表等领域中有着广泛的应用，有源高通滤波器的优劣直接决定产品的优劣。所以研究滤波器，具有重大意义。
1.3 所用仪器设备
表：有源高通滤波电路明细表
序号代号名称规格数量备注
1 R1、R2、R3、R4 电阻 4.7kΩ 4
2 R5 电阻18 kΩ 1
3 R6 电阻 5 kΩ 1
4 R7 电阻 2.7 kΩ 1
5 R8 电阻 6.2 kΩ 1
6 C1、C2、C3、C4 电容0.33μF 4
7 U1、U2 运放OP07 2
第二章 设计原理
2.1 设计方案及方案选择
有源高通滤波器应分为三部分：滤波电路；集成运放；反馈电路。滤波电路由R 、C 元件组成。而集成运放和反馈电路构成了同相比例器或反相比例器。选择不同的电路单元便有不同的设计方案。
2.1.1 方案一：二阶有源高通滤波器
二阶有源高通滤波器由RC 滤波电路和同相比例放大电路组成，其特点是输入阻抗高，输出阻抗低。其方框图如图2.1所示。
从方框图可以看出：二阶高通有源滤波器主要由RC 网络；集成运放；反馈网络几部分组成。输入信号通过RC 网络选频，滤除或衰弱无用的频率信号成分，保留有用信号成
分。保留下来的信号成分通过集成运放和反馈网络进行放大，最后完整的输出。
2.1.2 方案二：四阶有源高通滤波器
由前面分析可知，二阶有源高通电路能滤除无用频率信号。而四阶有源高通滤波电路可由两个二阶高通滤波电路级联而得到。 则由图2.2可推断：四阶有源高通滤波器工作原理,输入
信号经过电路第一级进行滤波，滤除、衰弱无用频率信号成分，有用成分被放大并被输入到电路第二级，再一次进行滤波和放大后，最后有用频率信号成分被完整输出。
集成运放
信号输出
反馈网络
图2.1 二阶有源高通电路框架图
RC 网络
信号输入
信号输入
二阶滤波电路
二阶滤波电路
信号输出
图2.2 四阶有源高通电路框架图
2.1.3 有源高通滤波器设计方案选择
滤波器的技术指标有通带和阻带之分，通带指标有通带的截止频率（没有特殊的说明时一般为-3dB截止频率），通带传输增益。阻带指标为带外传输增益的衰减速度。
根据前面的设计分析，可设计出简单高通滤波电路和高阶高通滤波电路。由于二阶高通滤波器滤波效果不够好，幅频特性衰减率较低，而阶数过高则电路复杂，成本较高。因此，采用四阶有源高通滤波电路比较合理。
2.2 模块电路设计及分析
设计电路时应先考虑电路的总体结构。信号要有选择的被滤除，最主要的是滤波电路的设计。而信号被筛选之后，最好应有一定的放大，这样才能保证有完整的输出。因此，应先分析有源高通滤波器的框架图，再设计各单元电路，接着是总体电路的整合，最后是元器件参数的设计分析。
一，有源高通滤波器的基本组成
滤波器是一个二端口网络，实现对输入信号的某些频率选择性通过的功能，而使其它频率的信号受到衰减或抑制。实现这些功能的网络是振荡回路，即由RLC元件或RC元件构成的滤波器，也可以是由RC元件和有源器件构成的有源滤波器。然后通过有源器件集成运放放大，实现滤波放大功能。
理想滤波器是不存在的，在实际滤波器的幅频特性图中，通带和阻带之间应没有严格的界限。在通带和阻带之间存在一个过渡带，在过渡带内的频率成分不会被完全抑制，只会受到不同程度的衰减。
根据滤波器基本原理，易知有源高通滤波器的基本组成是：RC选频网络；集成运放；反馈网络。
首先输入信号接入电路，通过滤波电路进行滤波，滤除截止频率以外的信号。然后通过集成运放电路，实现信号放大。为了保证集成运放工作在线性区和稳定输出电压，电路中引入了反馈电路。最后系统输出滤波后的信号。
