下载文档原格式
.专业整理 .摘要在学习《模拟电子技术基础》的基础上，针对课程设计要求，设计一个通带为 0.833KHz 、中心频率为 5KHz 、品质因素为 6、最大增益为 2 的带通滤波器，选择有源滤波器的快速设计法为设计方案，计算出该方案需要的电阻、电容、运算放大器参数，通过 Multisim 软件仿真和电路板的制作，对所选的方案进行调试，验证方案的正确性，并将实际设计的滤波器与仿真得到的滤波器进行比较，分析误差产生的原因。
关键字：带通；滤波器；快速设计法； Multisim 仿真；调试；分析误差.专业整理 .目录引言 (3)1.设计任务及要求 (3)2.方案选择 (3)3.二阶有源带通滤波器理论设计 (4)3.1 简介 (4)3.2 工作原理 (4).专业整理 .3.3 传递函数及性能参数 (5)3.4 器件参数的选取 (6)3.5 Multisim仿真及仿真数据处理 (6)4.电路板的制作 (8)4.1 原理图和 PCB 图的绘制 (8)4.2 电路板制作过程 (9)5.电路板的调试 (10)5.1 调试的仪器 (10)5.2 调试过程及结果 (10)5.3 调试所遇到的问题 (13)5.4 调试误差分析 (13)6.结论 (13)谢辞 (15)参考文献 (16)附录·················17·····················引言本论文主要讨论信号的处理电路，其中一种电路称为模拟滤波器，模拟滤波器的主要功能是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，本文主要研究由电阻、电容和运算放大器组成的有源带通滤波电路，其原理是通过对电容、电阻参数的配置，使得模拟滤波器对频率在通带内的频率分量呈现很小的阻抗，而对频带外的频率分量呈现很大的阻抗，这样当负载电流信号通过该模拟带通滤波器的时候就可以把通带内的信号提取出来，把通带外的信号去除。
1 课程设计的目的与作用1.1总体方案的选择在方案的选择：根据彩灯控制设计的情况，参考各方面的参考书，大多是运用集成芯片控制.单片机控制和自激震荡电路， 故提出以下三种电路：方案一：选用集成芯片控制图1.1.1设计流程图此构思主要用芯片控制电路使的电路中的彩灯能够闪烁。
方案二：选用单片片及控制图1.1.2设计流程图此构思主要利用单片机对电路进行控制实现电路的循环控制 方案三：选用自激振荡电路图1.1.3设计流程图运用模电知识实现彩灯效果1.2 课程设计的作用综合以上三种方案：方案一中运用的是集成芯片对电路进行控制，此种电路不能在模拟仿真软件上运行，且实验室里不一定有现成的芯片，还不能彻底理解电路的原理，故不选此方案。
方案二运用的是单片机控制电路，这种方案最常用，但是要编程序做成芯片，但现在还没学单片机，故不支持用此种做法。
方案三运用的是模拟电子的知识，所有原器件都能在实验室找到，结构清晰，原理易懂。
因此，最终确定的方案为方案三和各步骤的方案如下：1.运用二极管组成单相桥式整流电路2.电容滤波电路。
3.用三块三极管搭成自激多谐振荡器，达到交替导通和截止的目的4.彩灯电路。
2 设计任务及所用Multisim软件环境介绍2.1 Multisim软件环境介绍Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
Multisim 10启动画面图工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。
Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。
通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB 设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
２０１８年 ／ 第１期 物联网技术８３0 引 言随着科技的进步，无损检测技术越来越多地被应用于实际生产和生活中。
而超声波技术是无损检测技术中极具优势的一种，因为超声波具有定向性好、能量集中，在传输过程中衰减较小，反射能力较强等特点，不受光线、被测物颜色等的影响，在恶劣环境下具有一定的适应能力。
本文设计了一款超声波信号处理滤波电路，该电路主要应用于1～2 MHz 超声波信号处理，并利用Multisim 软件对电路特性进行了仿真。
1 滤波电路原理图设计及仿真结果1.1 滤波电路设计多路负反馈二阶有源带通滤波器使用单个通用运算放大器（通用运放）接成单电源供电模式，易于实现，滤波电路如图1所示。
1100 pF2100 pF5 V60.1μF7图1 滤波电路图该电路的上限截止频率和下限截止频率可以非常近，具有很强的频率选择性。
令C 1=C 2=C ，R eq 是R 1和R 2并联的值。
品质因数Q 等于中心频率除以带宽：Q=f c /BW（1）由式（1）可以看出，通过使R 3的值远大于R eq 来获得较大的Q 值。
Q 值越大，频率选择性越好，带宽越小；反之亦然。
令中心频率为f c ，计算公式如下：中心角频率：f c 其中，R R R R R R R eq 121212'==+品质因数Q ：BW Q f c==1.2 电路仿真结果本文所设计的带通滤波电路可以通过的频率范围为550kHz ～2.2 MHz ，其中在f =1.1 MHz 时增益最大，可达到25 dB 左右，而对此频率范围外的其他信号抑制都较为明显。
由于在现实生产和工作中，水下超声和管道超声波应用的频率范围大多为1～2 MHz ，因此该电路非常适合于水下超声和管道超声信号的滤波。
带通滤波电路波特图如图2所示。
带通滤波电路对1 MHz 信号的滤波效果如图3所示，带有三角标号的为电路的输出信号，另一信号为电路的输入信号。
图中下方为示波器的相关参数。
1 课程设计的目的与作用1.1总体方案的选择在方案的选择：根据彩灯控制设计的情况，参考各方面的参考书，大多是运用集成芯片控制.单片机控制和自激震荡电路， 故提出以下三种电路：方案一：选用集成芯片控制图1.1.1设计流程图此构思主要用芯片控制电路使的电路中的彩灯能够闪烁。
方案二：选用单片片及控制图1.1.2设计流程图此构思主要利用单片机对电路进行控制实现电路的循环控制方案三：选用自激振荡电路图1.1.3设计流程图运用模电知识实现彩灯效果1.2 课程设计的作用综合以上三种方案：方案一中运用的是集成芯片对电路进行控制，此种电路不能在模拟仿真软件上运行，且实验室里不一定有现成的芯片，还不能彻底理解电路的原理，故不选此方案。
方案二运用的是单片机控制电路，这种方案最常用，但是要编程序做成芯片，但现在还没学单片机，故不支持用此种做法。
方案三运用的是模拟电子的知识，所有原器件都能在实验室找到，结构清晰，原理易懂。
因此，最终确定的方案为方案三和各步骤的方案如下：1.运用二极管组成单相桥式整流电路2.电容滤波电路。
3.用三块三极管搭成自激多谐振荡器，达到交替导通和截止的目的4.彩灯电路。
2 设计任务及所用Multisim软件环境介绍2.1 Multisim软件环境介绍Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
Multisim 10 启动画面图工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。
Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。
通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
湖南人文科技学院毕业设计二阶RC有源滤波器的设计报告滤波器是一种能够使有用频率信号通过，而同时抑制（或衰减）无用频率信号的电子电路或装置，在工程上常用它来进行信号处理、数据传送或抑制干扰等。
有源滤波器是由集成运放、R、C组成，其开环电压增益和输入阻抗都很高，输出阻抗又低，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用，但因受运算放大器频率限制，这种滤波器主要用于低频范围。
设计几种典型的二阶有源滤波电路：二阶有源低通滤波器、二阶有源高通滤波器、二阶有源带通滤波器，研究和设计其电路结构、传递函数，并对有关参数进行计算，再利用multisim 软件进行仿真，组装和调试各种有源滤波器，探究其幅频特性。
经过仿真和调试，本次设计的二阶RC有源滤波器各测量参数均与理论计算值相符，通频带的频率响应曲线平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零，衰减率可达到|-40Db/10oct|,滤波效果很理想。
1965年单片集成运算放大器的问世，为有源滤波器开辟了广阔的前景；70年代初期，有源滤波器发展引人注目，1978年单片RC有源滤波器问世，为滤波器集成迈进了可喜的一步。
由于运放的增益和相移均为频率的函数，这就限制了RC有源滤波器的频率范围，一般工作频率为20kHz左右，经过补偿后，工作频率也限制在100kHz以内。
1974年产生了更高频的RC有源滤波器，使工作频率可达GB/4（GB为运放增益与带宽之积）。
由于R的存在，给集成工艺造成困难，于是又出现了有源C滤波器：就是滤波器由C和运放组成。
这样容易集成，更重要的是提高了滤波器的精度，因为有源C滤波器的性能只取决于电容之比，与电容绝对值无关。
由RC有源滤波器为原型的各类变种有源滤波器去掉了电感器，体积小，Q值可达1000，克服了RLC无源滤波器体积大，Q值小的缺点。
但它仍有许多课题有待进一步研究：理想运放与实际特性的偏差的研究；由于有源滤波器混合集成工艺的不断改进，单片集成有待进一步研究；应用线性变换方法探索最少有源元件的滤波器需要继续探索；元件的绝对值容差的存在，影响滤波器精度和性能等问题仍未解决；由于R存在，集成占芯片面积大，电阻误差大（20%～30%），线性度差等缺点，使大规模集成仍然有困难。
二阶双二次型带通滤波电路
发布: | 作者: | 来源: qihongchao | 查看:508次 | 用户关注：
二阶双二次型带通滤波电路该带通滤波器采用2节双二次型带通滤波电路，如图3所示(图中只画出其中的1节)，双二次型电路虽然需要较多的元件，但它稳定性高，且调整方便.对于50Hz中心频率，选取C1=0.2pF.第1个二阶带通滤波节参数:代人前面计算结果，计算出2个二阶带通滤波节电路参数:第1节为
R1=82ka,R2=105kO,R3=R4=15kO;第2节为R1=82kO,R2=120kO,R3=R4=17kO.
二阶双二次型带通滤波电路
该带通滤波器采用2节双二次型带通滤波电路，如图3所示(图中只画出其中的1节)，双二次型电
路虽然需要较多的元件，但它稳定性高，且调整方便.对于50H z中心频率，选取C1=0.2pF.
第1个二阶带通滤波节参数:
代人前面计算结果，计算出2个二阶带通滤波节电路参数:第1节为R1 =8 2k a,R2 =105k O,R 3=R4=15k O;第2节为R1=82kO,R 2=120k O,R 3=R4=17k O.。
用Multisim分析二阶低通滤波器电路1 引言是加拿大Interactive Image Technologies公司近年推出的线路软件EWB(Electronics Workbench，虚拟电子工作平台)的升级版。
Multisim 为用户提供了一个集成一体化的设计试验环境。
利用Multisim，建立、仿真分析和结果输出在一个集成菜单中可以所有完成。
其仿真手段切合实际，元器件和仪器与实际状况十分临近。
Multisim元件库中不仅有数千种电路元器件可供选用，而且与目前较常用的电路分析软件PSpice提供的元器件彻低兼容。
Multisim提供了丰盛的分析功能，其中包括电路的瞬态分析、稳态分析、时域分析、频域分析、噪声分析、失真分析和离散傅里叶分析等多种工具。
本文以Multisim为工作平台;深化分析了二阶低通电路。
利用Multisim可以实现从原理图到布线工具包(如Electronics Workbench的Ultiboard)的无缝隙数据传输，且界面直观，操作便利。
2 电路设计因为一阶的幅频特性下降速率惟独-20 dB/10 f，与抱负状况相差太大，其滤波效果不佳。
为了加快下降速率，使其更临近抱负状态，提高滤波效果，我们常常用法二阶RC有源滤波器。
实行的改进措施是在一阶的基础上再增强一节RC网络。
电路结构1所示，此电路上半部分是一个同相比例放大电路，由两个R1，Rf和一个抱负运算构成。
R1与Rf均为16 kΩ。
下半部分是一个二阶RC滤波电路，由两个电阻R2，R3及两个C1，C2构成。
其中R2，R3均为4 kΩ，C1，C2均为0.1μF。
电路由一个幅度为1 mV，频率可调的沟通源提供输入信号，用一个阻值为1 kΩ的电阻作为负载。
3 理论分析3.1 频率特性二阶低通滤波器电路的频率特性为：3.2 通带电压放大倍数AUP低频下，两个电容相当于开路，此电路为同相比例器。
3.3 特征频率f0与通频带截止频率fP4 Multisim分析4.1 虚拟分析在Multisim软件的栏中挑选虚拟双踪示波器，将示波器的A、B端分离衔接到电路的输入端与输出端(即图1中的1、3节点)，再点击仿真按钮举行仿真，得到如下波形。
低频实训课程总结题目：二阶带通有源滤波器学院：xxxx专业：xxxx学号：xxxx姓名： xxx指导教师： xxxXxxx年 xx 月<<低频电子线路实训>>课程总结专业：xxxx 学号：xxxx 姓名：xxx 一、设计电路原理图及工作原理32674+12V74112J21 2J139KR112KR2R424KR524K123J3C210nFC110nFR313KR323K图1设计电路原理图工作原理：由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。
低通滤波器是用来通过低频信号，衰减或抑制高频信号，二、电路仿真及结果1、仿真软件简要介绍Multisim是Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力2、仿真电路图图2 仿真电路图3、仿真内容和结果1、测量零点漂移。
将万用表XMM1设置为直流DC ，截图并记录万用表XMM1的 输出端直流电压值V os ，即零点漂移大小。
如图所示：：2、寻找输出电压最大值。
调节信号源XFG1频率为 1.8f kHz =，幅度为500i V mVpp =，增大或减小信号的频率，使输出电压为最大值（从XMM1读数可知），此时信号源XFG1的频率为滤波器的中心频率oo f 。
截图并记下此时XMM1的读数，即为输出电压最大值max o V ，再截图并记下此时XMM2的值，即输入电压i V ，可计算增益max u o i A V V =。
输出电压最大值max o V 为：输入电压i V 为：增益max u o i A V V =1.993、测量上限频率H f 和下限频率L f 。
.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********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AbstractThe 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 Simulation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 (3)1设计内容与要求 (3)2方案比较 (4)3总体方案 (5)3.1 总体方案介绍 (5)3.2 电路设计原理 (6)3.3 软件仿真与测试分析 (9)3.4 硬件仿真与测试分析 (12)3.5问题解决与讨论 (14)4．结论 (14)5．参考文献 (14)6.附录 (15)6.1 元器件明细表 (15)6.2设计环境与设备清单 (15)6.3附表 (15)1．概述本次电子课程设计分为数字电路和模拟电路两部分。
matlabbutterworth带通滤波器_⼆阶有源带通滤波器设计⼆阶有源带通滤波器设计1、背景对于微弱的信号的处理⽅式⼀般是：放⼤和滤波，这个过程中就涉及到放⼤电路的选取、滤波器的选择以及偏置电路的设计。
本例以实例的⽅式讲解并附带参数计算、仿真、实物测试三个环节。
假设需要处理⼀个20mV的正弦信号，该信号的频率范围是15~35Hz，经过处理后幅值不超过3.3V，且需要经过带通滤波器滤除杂波。
2、滤波器定义滤波电路⼜称为滤波器，是⼀种选频电路，能够使特定频率范围的信号通过，⽽且其他频率的信号⼤⼤衰减即阻⽌其通过。
按滤波器⼯作频率范围的不同，可分为：低通低通滤波器（Low-pass Filter，LPF）⾼通滤波器（High-pass Filter，HPF）⾼通带通滤波器（Band-pass Filter，BPF）带通带阻带阻滤波器（Band-rejection Filter，BRF）全通滤波器（All-pass Filter，APF）全通有源滤波⽆源滤波器。
如果滤波电路中含有有源元件，如集成运放等，则称为有源滤波仅由电阻、电容、电感这些⽆源器件组成的滤波电路称为⽆源滤波器器。
与⽆源滤波器相⽐，有源滤波器具有效率⾼、带负载能⼒强、频率特性好，⽽且在滤波的同时还可以将有⽤信号放⼤等⼀系列有点⽽得到⼴泛应⽤。
2.1、滤波器种类2.1.1、低通滤波器从f0～f2频率之间，幅频特性平直，它可以使信号中低于f2的频率成分⼏乎不受衰减地通过，⽽⾼于f2的频率成分受到极⼤地衰减。
图 1低通滤波器2.1.2、⾼通滤波器 与低通滤波相反，从频率f1～∞，其幅频特性平直。
它使信号中⾼于f1的频率成分⼏乎不受衰减地通过，⽽低于f1的频率成分将受到极⼤地衰减。
图 2⾼通滤波器2.1.3、带通滤波器 它的通频带在f1～f2之间。
它使信号中⾼于f1⽽低于f2的频率成分可以不受衰减地通过，⽽其它成分受到衰减。
图 3带通滤波器实际上将低通滤波器和⾼通滤波器串联，即可构成带通滤波器，此处需要注意⾼通滤波器的截⽌频率⼀定要⼩于低通滤波器的截⽌频率即fH<fL，否则新构成的滤波器就会变成全频滤波器。
二设计与仿真分析摘要 ：由低阶系统构建高阶系统是信号与系统设计性实验中的重要实验，本文运用子系统函数的级联、反馈构建高阶系统的思想来设计有源二阶滤波器，然后用节点法对设计的电路来进行分析验证，并用EDA 仿真软件Multisim8进行电路仿真；这种教学方法用理论结合实践，达到了巩固知识和提高动手能力的双重效果，提高了教学质量。
关键词: 有源滤波器；传递函数；multisim ；幅频特性Design and Simulation Analysis of the two-pole Active low Pass FilterAbstract: The construction of high level system by the low level system is an important experiment in signals and systems. in this paper , two-pole active filter was designed by the subsystem’s cascade connection and feedback, then the circuit was analyzed and verifyied by nodal method .the circuit simulation is perfomed in multisim8. This method combines theory with practice.the konwledge can be confirmed and ability can be raised in experiment. It is good for teacher to raise the teaching quality.Keywords: active filter;transfer function;mulitisim;amplitude-frequency characteristic二阶有源滤波器是运放的典型应用，也是学生常做的实验之一。
有源一阶低通滤波器XSC1通带截止频率：假设R R 3=，，C C 1=H f RCπ1=2 通带电压放大倍数：f up R A R 1=1+有源二阶压控低通滤波器Rf R1品质因数：upQ A 1=3-，0.5≤Q ≤100，一般选取Q =1附近的值通带截止频率：假设R R R 32==，C C C 12==，H f RCπ1=2 通带电压放大倍数：f up R A R 1=1+有源二阶压控高通滤波器Rf R1通带电压放大倍数：f up R A R 1=1+通带截止频率：假设R R R 32==，C C C 12==，L f RCπ1=2 品质因数：upQ A 1=3-有源二阶压控带通滤波器Rf R110k Ω通带电压放大倍数：uf up ufA A A =3-。
f up R A R 1=1+应小于3，否则电路不能稳定工作。
通带中心频率：假设R R R R 234=2=2=2，C C C 12==，通带中心频率f RCπ01=2通带宽度：()H L uf BW f f A f 0=-=3-，()L uf f f A 0⎤=-3-⎦2，()H uf ff A 0⎤=+3-⎦2有源二阶压控带阻滤波器Rf R1f uf R A R 1=1+应小于2，否则电路不能稳定工作阻带宽度：()H L uf f BW f f A f Q 00=-=22-=，其中()uf Q A 1=22-，()L uf f A f 0⎤=-2-⎦，()H uf A f 0阻带中心频率：假设，C C C C 1232=2==2R R R R 342==2=，阻带中心频率f RCπ01=2 f ⎤=+2-⎦。
