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.。
