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长沙学院电子技术课程设计说明书题目有源高通滤波器设计系(部) 电子信息与电气工程系专业(班级) 光电2班姓名学号2013041216指导教师起止日期2015.6.1-2015.6.5模拟电子技术课程设计任务书长沙学院课程设计鉴定表目录一、有源高通滤波器的广泛应用 (5)二、 LM741EN芯片引脚功能及其应用 (5)LM741芯片引脚和工作说明： (5)三、有源高通滤波电路介绍及其工作原理 (6)1.滤波电路 (6)2.集成运放电路和反馈电路 (6)3.二阶有源高通电路框架图： (7)四、有源高通滤波电路的设计 (8)（1）设计方案 (8)（2）元器件参数计算和选择（截止频率的选定） (8)（3）对设计的电路进行仿真调试 (9)①仿真电路 (9)②波特图幅频特性 (10)③波特图相频特性 (10)④输入波形与输出波形比较（红色为输入波形，蓝色为输出波形） (11)五、有源高通滤波电路的扩展和改良 (13)四阶有源高通滤波电路 (13)利用记录仪观察波形数据 (13)六、实训总结 (14)七、参考文献 (14)一、有源高通滤波器的广泛应用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。
二、LM741EN芯片引脚功能及其应用LM741EN是一种应用非常广泛的通用型运算放大器。
这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作。
具有广泛的共同模式，差模信号范围和低失调电压调零能力与使用适当的电位。
带通滤波器的设计和实现随着科技的不断发展和应用场景的不断拓宽，信号处理在各个领域中扮演着重要的角色。
而滤波器作为信号处理的重要组成部分，其设计和实现对于信号处理的效果起到至关重要的作用。
本文将详细介绍带通滤波器的设计原理和实现方法。
一、带通滤波器的基本概念带通滤波器是一种对信号进行频率选择的滤波器，它能够将某一频率范围内的信号通过，而将其他频率范围内的信号抑制或削弱。
在信号处理中，常常需要对特定频率范围的信号进行提取或滤除，此时带通滤波器的应用便显得尤为重要。
二、带通滤波器的设计原理1. 滤波器的传输函数滤波器的传输函数是描述滤波器输入和输出之间关系的数学表达式。
带通滤波器的传输函数通常采用有理函数形式，例如巴特沃斯、切比雪夫等形式。
2. 频率响应带通滤波器的频率响应描述了滤波器对不同频率信号的处理效果。
通常采用幅度响应和相位响应两个参数来描述频率响应。
3. 滤波器的阶数滤波器的阶数表示滤波器的复杂程度，阶数越高，滤波器的频率选择性越强。
根据实际需求和应用场景，选择合适的滤波器阶数非常重要。
三、带通滤波器的实现方法1. 模拟滤波器的实现模拟滤波器是指基于传统电子电路的滤波器实现方法。
常见的模拟滤波器包括RC滤波器、RL滤波器、LC滤波器等。
模拟滤波器的设计需要考虑电路参数和元器件选择等因素，涉及到模拟电路设计的相关知识。
2. 数字滤波器的实现数字滤波器是指利用数字信号处理技术实现的滤波器。
常见的数字滤波器包括FIR滤波器、IIR滤波器等。
数字滤波器的实现采用离散系统的理论分析和数字信号处理算法的设计，需要掌握相关的数学知识和算法掌握。
四、带通滤波器的应用案例带通滤波器在实际应用中有着广泛的应用场景。
例如，在音频处理中，可以利用带通滤波器实现音乐频谱的提取和信号的降噪；在图像处理中，可以利用带通滤波器进行图像边缘检测和图像增强等处理；在通信系统中，带通滤波器可以用于信号调制和解调等关键环节。
五、总结本文对带通滤波器的设计原理和实现方法进行了详细介绍，并给出了相关的应用案例。
程控滤波器的设计 - 电子芯片应用技术1 引言滤波器就是选频电路，可答应一部分频率的信号通过，而抑制另一部分频率的信号，它在数据采集、信号处理和通讯系统等领域具有重要作用。
这里提出一种基于开关电容有源滤波器的程控滤波器，可自由选择低通、高通和带通模式，也可步进调节滤波器通带截止频率和放大器增益。
该程控滤波器设计本钱低、实现简单，可广泛应用于数字信号处理、通讯、自动控制等领域。
2 系统设计方案该系统设计由可控增益放大器、程控滤波器、椭圆滤波器和幅频特性测试仪4部分组成。
图1为其系统总体设计框图。
图1中，可控增益放大器部分是以AD603作为核心器件，实现0～60 dB之间的增益调节。
AD603为低噪声精密可变增益放大器，温度稳定性高，其内部由R-2R梯形电阻网络和固定增益放大器构成，加在其梯形网络输进真个信号经衰减后，由固定增益放大器输出，衰减量由加在增益控制接口的参考电压决定；其增益与控制电压呈线性关系，通过单片机控制，而由D／A转换器产生精确的参考电压来控制增益，从而实现较精确的数控，同时可降低干扰和噪声。
程控滤波器部分采用开关电容滤波器实现。
开关电容滤波器是由MOS开关、MOS电容和MOS运算放大器构成的集成滤波器，其开关电容组在时钟频率的驱动下，可等效成1只与时钟频率有关的等效电阻R=1／2πCfc。
其中C 为开关电容组的电容,fc为滤波器时钟频率。
当用外部时钟改变fc时，等效电阻R改变，从而可改变滤波器的时间常数，也改变滤波特性。
开关电容滤波器可直接处理模拟信号，而不必像数字滤波器需要A／D、D／A转换，这样简化电路设计，进步系统的可靠性。
该系统采用集成的开关电容滤波器MAX297实现低通滤波，采用MAX263实现高通滤波。
利用电感和电容可搭建各种类型的滤波器该系统利用无源LC滤波器技术，参照滤波器设计手册相关参数，比较轻易地实现较理想的四阶椭圆低通滤波器，采用有源RC滤波器实现带通滤波器。
数字滤波器设计通信与电子信息当中，在对信号作分析与处理时，常会用到有用信号叠加无用噪声的问题。
这些噪声信号有的是与信号同时产生的，有的是在传输过程中混入的，在接收的信号中，必须消除或减弱噪声干扰，这是信号处理中十分重要的问题。
根据有用信号与噪声的不同特性，消除或减弱噪声，提取有用信号的过程就称为滤波。
滤波器的种类很多，实现方法也多种多样，本章利用Matlab来进行数字滤波器的设计。
数字滤波器是一离散时间系统，它对输入序列x(n)进行加工处理后，输出序列y(n)，并使y(n)的频谱与x(n)的频谱相比发生某种变化。
由DSP理论得知，无限长冲激响应(IIR)需要递归模型来实现，有限长冲激响应(FIR)滤波器可以采用递归的方式也可采用非递归的方式实现。
本章把FIR 与IIR滤波器分别用Matlab进行分析与设计。
数字滤波器的结构参看《数字信号处理》一书。
数字滤波器的设计一般经过三个步骤:1(给出所需滤波器的技术指标。
2(设计一个H(Z)，使其逼近所需要的技术指标。
3(实现所设计的H(Z)。
4.1 IIR数字滤波器设计设计IIR数字滤波器的任务就是寻求一个因果、物理可实现的系统函数H(z)，jω使它的频响H(e)满足所希望得到的低通频域指标，即通带衰减A、阻带衰减A、 pr通带截频ω、阻带截频ω。
而其它形式的滤波器由低通的变化得到。
pr采用间接法设计IIR数字滤波器就是按给定的指标，先设计一个模拟滤波器，进而通过模拟域与数字域的变换，求得物理可实现的数字滤波器。
从模拟滤波器变换到数字滤波器常用的有:脉冲响应不变法和双线性变换法。
IIR滤波器的设计过程如下,,,数字频域指标模拟频域指标设计模拟滤波器H(S) 设计数字滤波器H(z) 1. 模拟滤波器简介模拟滤波器的设计方法已经发展得十分成熟，常用的高性能模拟低通滤波器有巴特沃斯型、切比雪夫型和椭圆型，而高通、带通、带阻滤波器则可以通过对低通进行频率变换来求得。
基于Matlab 的模拟滤波器设计与仿真周学军(延安大学物理与电子信息学院,陕西延安 716000)摘 要:巴特沃思、切比雪夫模拟低通滤波器通常是设计模拟高通、带通和带阻滤波器的原型,先按给定频率响应巴特沃思、切比雪夫低通H a (s )逼近,然后由选定H a (s )实现二端口网络的电路结构和参数值。
在此对达林顿T 型和П型电路结构的滤波器元件参数进行了编程计算,并对其系统函数的幅频特性进行仿真。
仿真结果符合设计要求,该方法便捷,程序具有可扩展性。
关键词:Laplace 变换;模拟滤波器;巴特沃斯;切比雪夫中图分类号:T N713 文献标识码:A 文章编号:1004-373X (2010)08-0062-02Design and Simulation of Analog Filter Based on MatlabZH O U Xue -jun(Co llege of Phy sics and Electronics Info rma tion ,Yan 'an Universi ty ,Yan 'an 716000,China )Abstract :Butter wo rth and Cheby shev analog lo w -pass filters a re usually designed to simulate hig h -pa ss ,ba nd pass and band sto p filte r pro to types .But te rwo rth and Cheby shev low -pa ss H a (s )appro ximation is responded acco rding to a g iv en fre -quency ,and then the cir cuit str ucture and parameter value s are realized by selected H a (s ).T he element parameter s of the fil -te r with str uctures of Darling to n T -ty pe and П-ty pe cir cuits are pe rfo rmed with the calculatio n and prog ram ,and then the am -plitude -frequency characteristic of its sy stem function is simula ted .T he simulatio n r esults show that the sy stem can mee t the desig n requir ements ,the method is convenient and the prog ram has expansibility .Keywords :L aplace transfo rma tion ;analo g filter ;But te rwo rth ;Cheby shev收稿日期:2009-10-240 引 言建立在拉普拉斯变换基础之上的模拟滤波器的理论和设计方法已经发展得相当成熟,且有若干典型滤波器供人们选择,如巴特沃斯(Butterw orth )滤波器、切比雪夫(Chebyshev )滤波器等。
[导读]模拟滤波器集分为无源滤波器和有源滤波器组成，其中无源滤波器由R、L、C组成，有源滤波器由集成运放和R、C组成，不需要使用电感。
集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出电阻小，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用几乎所有电子电路中都能看到有源模拟滤波器的身影。
音频系统使用滤波器进行频带限制和平衡。
通信系统设计师使用滤波器调谐特定频率并消除其它频率。
为了使高频信号衰减，所有数据采集系统都在模数转换器（ADC）前面有一个抗锯齿（低通）滤波器，或者在数模转换器（DAC）后面有一个抗镜像（低通）滤波器。
这种模拟滤波还可以在信号到达ADC之前或者离开DAC之后，消除叠加在信号上面的高频噪声。
如果ADC的输入信号超出转换器采样频率的一半，则该信号的大小被可靠地转换；但是，在其变回数字输出时，频率也发生改变。
利用TI的WEBENCH 滤波器设计器软件，可以高效地设计出低通、高通、带通或者带阻滤波器。
这种应用程序替代了TI的FiLTErPro 和以前国家半导体的WEBENCH有源滤波器设计器软件。
在生成有源滤波器时，它使用这些程序和公式。
但是，它允许深度调节各种滤波器变量，优化滤波器，为滤波器电路寻找到正确的TI运算放大器（op amp），并具有SPICE模拟功能，比上面两个程序更加强大。
低通模拟滤波器的重要设计参数低通模拟滤波器的频域规范包括4个基础参数：fc，即滤波器的-3-dB截止频率Ao，即滤波器的增益Asb，即阻带衰减fs，即阻带衰减的中断频率图1所示WEBENCH滤波器设计器的滤波器类型窗口列出了这些参数。
DC到截止频率（fc）的频率范围为带通区域。
图1中Ao为带通响应量级。
使用巴特沃兹（Butterworth）或者贝塞尔（Bessel）滤波器时，带通响应可以为扁平，并且无纹波。
相反，一直到截止频率，切比雪夫（Chebyshev）滤波器都有纹波。
切比雪夫滤波器的纹波误差量级为2△AMAX.图1 WEBENCH 滤波器设计器重要模拟滤波器参数滤波器响应超出fc时，它会通过过渡带降至阻带区域。
模拟电子技术 课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握模拟电子技术的基本概念，如放大器、滤波器等；2. 使学生了解并掌握常用模拟电子元器件的工作原理及其在电路中的应用；3. 帮助学生理解并分析模拟电子电路的性能，提高电路设计能力。
技能目标：1. 培养学生能够正确使用示波器、信号发生器等实验仪器，进行模拟电子电路的搭建和测试；2. 使学生能够运用所学知识，解决实际电路中遇到的问题，提高电路调试与优化能力；3. 培养学生运用Multisim、Protel等软件进行模拟电子电路设计与仿真。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对模拟电子技术的学习兴趣，激发学生探索未知领域的热情；2. 培养学生具备良好的团队合作精神，提高沟通与协作能力；3. 引导学生认识到模拟电子技术在国家经济、社会发展中的重要地位，增强学生的社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为专业基础课，旨在培养学生的模拟电子技术基础知识和实践技能。
学生特点：学生已具备一定的电子技术基础，具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，强化学生的实际操作能力和创新能力。
通过本课程的学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果，为后续相关课程的学习打下坚实基础。
二、教学内容教学内容分为四个部分：第一部分：模拟电子技术基础1. 教材章节：第一章 模拟电子技术概述内容：模拟信号与数字信号的区别、模拟电子技术的发展及应用。
第二部分：常用模拟电子元器件2. 教材章节：第二章-第四章内容：放大器、滤波器、振荡器等常用元器件的工作原理及其在电路中的应用。
第三部分：模拟电子电路分析与设计3. 教材章节：第五章-第七章内容：基本放大电路、运算放大电路、反馈电路的分析与设计，Multisim、Protel软件的使用。
第四部分：实验与实践4. 教材章节：第八章 实验教程内容：模拟电子电路的搭建、测试与调试，包括放大器、滤波器等电路的实验。
电子线路课程设计课程名称电子线路课程设计院（系）电子信息工程学院专业通信工程班级学号姓名设计题目低通滤波器一．设计任务和要求：设计一个低通滤波器。
设计要求：（禁止使用集成模块）①截止频率：100KHz②通带增益：20dB③截止带增益：-30dB二．设计设备：低通滤波器在工业现场主要用于信号的滤波，提高有效信号的信噪比。
实际环境下的有效信号一般是传感器输出信号或通信传输的信号。
目前随着计算机技术的快速发展，诞生了很多方便的设计软件。
此次课程设计的模拟仿真，我选择使用Filter Wiz RRO.Filter Wiz Pro是一款很好的滤波器设计软件。
三．概述滤波器（filter），是一种用来消除干扰的器件，它的主要作用是让有用信号尽可能无衰减的通过，对无用信号尽可能大的衰减。
其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。
本设计为低通滤波器，低通滤波器是容许低于截止频率的信号通过，但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。
通过采用Filter Wiz RRO滤波器设计软件，通过输入截止频率100K Hz，通带增益20dB；截止带增益-30dB后经过自动分析处理后直接算出滤波器的性能及所有滤波器原件的值得到低通滤波器电路图。
四．方案论证：本设计的方案为通过采用Filter Wiz Pro滤波器设计软件设计出符合条件的低通滤波器。
Filter Wiz Pro是一款功能强大的滤波器设计软件，其能够帮助用户设计软件，并可进行低通、高通、带通和带阻滤波器等设置。
尽管低通滤波器在现代电子学领域的地位越来越重要，但其设计及定型工作仍是冗长乏味且耗时巨大的。
不过现在有了Filter Wiz Pro，用户就可以比较迅速地设计、优化和仿真一套完整的多级有源滤波器解决方案。
软件使用了精选的TI运算放大器和TI供应商合作伙伴提供的无源组件，因此起可帮助用户设计出最佳的滤波器，并且，软件还可通过对比带宽、电流、成本和其他参数对增益带宽进行评估，为用户的设计选择最佳的运算放大器。
模拟电子技术教案第一章：模拟电子技术概述1.1 教学目标了解模拟电子技术的基本概念和特点理解模拟信号与数字信号的区别掌握模拟电子技术的基本组成部分1.2 教学内容模拟电子技术的定义和特点模拟信号与数字信号的比较模拟电子技术的基本组成部分：放大器、滤波器、振荡器等1.3 教学方法采用讲授法，介绍模拟电子技术的基本概念和特点通过示例和实验，让学生了解模拟信号与数字信号的区别引导学生通过小组讨论，分析模拟电子技术的基本组成部分1.4 教学评估通过课堂提问，检查学生对模拟电子技术基本概念的理解布置课后作业，让学生进一步巩固模拟信号与数字信号的区别组织小组讨论，评估学生对模拟电子技术基本组成部分的理解第二章：放大器原理与应用2.1 教学目标理解放大器的基本原理和工作特点掌握放大器的分类和性能指标学会放大器的设计和应用方法2.2 教学内容放大器的基本原理和工作特点放大器的分类：电压放大器、电流放大器、功率放大器等放大器的性能指标：增益、带宽、输入输出阻抗等2.3 教学方法采用讲授法，介绍放大器的基本原理和工作特点通过实验和示例，让学生了解放大器的分类和性能指标引导学生通过小组讨论，分析放大器的设计和应用方法2.4 教学评估通过课堂提问，检查学生对放大器基本原理的理解布置课后作业，让学生进一步巩固放大器的分类和性能指标组织小组讨论，评估学生对放大器的设计和应用方法的理解第三章：滤波器原理与应用3.1 教学目标理解滤波器的基本原理和工作特点掌握滤波器的分类和性能指标学会滤波器的设计和应用方法3.2 教学内容滤波器的基本原理和工作特点滤波器的分类：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等滤波器的性能指标：截止频率、通带宽度、阻带宽度等3.3 教学方法采用讲授法，介绍滤波器的基本原理和工作特点通过实验和示例，让学生了解滤波器的分类和性能指标引导学生通过小组讨论，分析滤波器的设计和应用方法3.4 教学评估通过课堂提问，检查学生对滤波器基本原理的理解布置课后作业，让学生进一步巩固滤波器的分类和性能指标组织小组讨论，评估学生对滤波器的设计和应用方法的理解第四章：振荡器原理与应用4.1 教学目标理解振荡器的基本原理和工作特点掌握振荡器的分类和性能指标学会振荡器的设计和应用方法4.2 教学内容振荡器的基本原理和工作特点振荡器的分类：LC振荡器、RC振荡器、晶体振荡器等振荡器的性能指标：频率稳定性、相位稳定性、频率范围等4.3 教学方法采用讲授法，介绍振荡器的基本原理和工作特点通过实验和示例，让学生了解振荡器的分类和性能指标引导学生通过小组讨论，分析振荡器的设计和应用方法4.4 教学评估通过课堂提问，检查学生对振荡器基本原理的理解布置课后作业，让学生进一步巩固振荡器的分类和性能指标组织小组讨论，评估学生对振荡器的设计和应用方法的理解第五章：模拟电路设计与仿真5.1 教学目标掌握模拟电路设计的基本方法和步骤学会使用仿真软件进行模拟电路的仿真和分析能够运用模拟电路设计原则解决实际问题5.2 教学内容模拟电路设计的基本方法和步骤仿真软件的选择和使用方法模拟电路设计原则及应用实例5.3 教学方法采用讲授法，介绍模拟电路设计的基本方法和步骤通过实验和示例，让学生了解仿真软件的选择和使用方法引导学生运用模拟电路设计原则解决实际问题5.4 教学评估通过课堂提问，检查学生对第六章：运算放大器原理与应用6.1 教学目标理解运算放大器的基本原理和工作特点掌握运算放大器的分类和性能指标学会运算放大器的设计和应用方法6.2 教学内容运算放大器的基本原理和工作特点运算放大器的分类：同相放大器、反相放大器、差分放大器等运算放大器的性能指标：开环增益、带宽、输入输出阻抗等6.3 教学方法采用讲授法，介绍运算放大器的基本原理和工作特点通过实验和示例，让学生了解运算放大器的分类和性能指标引导学生通过小组讨论，分析运算放大器的设计和应用方法6.4 教学评估通过课堂提问，检查学生对运算放大器基本原理的理解布置课后作业，让学生进一步巩固运算放大器的分类和性能指标组织小组讨论，评估学生对运算放大器的设计和应用方法的理解第七章：模拟集成电路设计7.1 教学目标理解模拟集成电路的基本原理和设计方法掌握模拟集成电路的分类和性能指标学会模拟集成电路的设计和应用方法7.2 教学内容模拟集成电路的基本原理和设计方法模拟集成电路的分类：放大器、滤波器、振荡器等模拟集成电路的性能指标：增益、带宽、功耗等7.3 教学方法采用讲授法，介绍模拟集成电路的基本原理和设计方法通过实验和示例，让学生了解模拟集成电路的分类和性能指标引导学生通过小组讨论，分析模拟集成电路的设计和应用方法7.4 教学评估通过课堂提问，检查学生对模拟集成电路基本原理的理解布置课后作业，让学生进一步巩固模拟集成电路的分类和性能指标组织小组讨论，评估学生对模拟集成电路的设计和应用方法的理解第八章：模拟电子技术在实际应用中的案例分析8.1 教学目标理解模拟电子技术在实际应用中的重要性掌握模拟电子技术在实际应用中的案例分析方法学会运用模拟电子技术解决实际问题8.2 教学内容模拟电子技术在实际应用中的案例分析案例分析方法和相关工具模拟电子技术在实际应用中的挑战和解决方案8.3 教学方法采用讲授法，介绍模拟电子技术在实际应用中的重要性通过案例分析和讨论，让学生了解模拟电子技术在实际应用中的案例分析方法引导学生运用模拟电子技术解决实际问题8.4 教学评估通过课堂提问，检查学生对模拟电子技术在实际应用中的重要性的理解布置课后作业，让学生进一步巩固模拟电子技术在实际应用中的案例分析方法组织小组讨论，评估学生对模拟电子技术解决实际问题的能力第九章：模拟电子技术的现代发展9.1 教学目标了解模拟电子技术的现代发展及其趋势掌握现代模拟电子技术的关键技术和应用领域学会从现代发展的角度审视和应用模拟电子技术9.2 教学内容模拟电子技术的现代发展概述现代模拟电子技术的关键技术：CMOS工艺、混合信号集成电路等现代模拟电子技术的应用领域：无线通信、生物医学、汽车电子等9.3 教学方法采用讲授法，介绍模拟电子技术的现代发展及其趋势通过实例和分析，让学生了解现代模拟电子技术的关键技术和应用领域引导学生进行小组讨论，从现代发展的角度审视和应用模拟电子技术9.4 教学评估通过课堂提问，检查学生对模拟电子技术现代发展的理解布置课后作业，让学生进一步巩固现代模拟电子技术的关键技术和应用领域组织小组讨论，评估学生从现代发展的角度审视和应用模拟电子技术的能力第十章：模拟电子技术实验与实践10.1 教学目标提高学生对模拟电子技术的实际操作能力加深学生对模拟电子技术理论知识的理解和应用培养学生的实验技能和科学探究精神10.2 教学内容模拟电子技术实验的基本流程和注意事项实验项目：放大器设计、滤波器设计、振荡器设计等实验工具和仪器：示波器、信号发生器、万用表等10.3 教学方法采用实验教学法，指导学生进行模拟电子重点和难点解析重点一：模拟电子技术的基本概念和特点解析：模拟电子技术是电子学的一个重要分支，它涉及模拟信号的处理和分析。
