八阶带通滤波器设计
八阶带通滤波器设计专业：通 信 工 程姓名 王 佳 伟 学号：1228401062 目录第一章 设计题目 .11.1设计任务 .11.2设计要求 .1第二章 设计方案 .12.1方案设计 .12.1.1方案框图 .12.1.2原理图设计 .22.2单元电路的设计 .22.2.1二阶低通滤波器 .22.2.2二阶高通滤波器 .42.3元器件选择 .43.1Multisim电路图 .53.2Multisim仿真分析 .63.2.1四阶低通滤波器 .63.2.2四阶高通滤波器 .63.2.3总电路图 .73.3实际测试结果 .73.3.1低通滤波模块测试 .73.3.2高通滤波器模块测试 .83.3.3八阶带通滤波器测试 .93.4数据分析 .9第四章 设计总结 .10- 0 -第 1章设计题目1.1设计任务采用无限增益多重反馈滤波器，设计一八阶带通滤波器，通带增益A0 1，fL 1kHz， fH 2kHz，设计方案如图 1.1所示图 1.1八阶带通滤波器方案图1.2设计要求1.用 protel99画出原理图，计算各元件参数，各元件参数选用标称值；2.用 Mutisum对电路进行仿真，给出幅频特性的仿真结果；3.在通用板上搭好实际电路，并测试滤波器的幅频特性；4.撰写设计报告。第 2章设计方案2.1方案设计2.1.1方案框图图 2.1.1八阶带通滤波器总框图Vi Vo二阶低通滤波器 二阶低通滤波器 二阶高通滤波器 二阶高通滤波器- 1 -2.1.2原理图设计本原理图根据结构框图组成了 4个二阶滤波器，上面两个分别为 fc =2kHz，Q=0.541，A=1 的低通滤波器和 fc =2kHz，Q=1.306，A=1 的低通滤波器；下面两个分别为 fc =1kHz，Q=0.541,A=1 的高通滤波器和 fc =1kHz，Q=1.306，A=1的高通滤波器，其中 P1、 P2、P3 作为接线座用来接线，原理图如图 2.1.2，具体参数计算见 2.2 节图 2.1.2八阶带通滤波器原理图2.2单元电路的设计2.2.1二阶低通滤波器二阶无限增益多重反馈低通滤波器的电路结构如图 2.2.1所示。该滤波器电路是由 R1，C1 低通级以及 R3，C2 积分器级组成，这两级电路表现出低通特性。通过 R2的正反馈对 Q进行控制。根据对电路的交流分析，求得传递函数H(s)为将上式与二阶低通滤波器的传递函数 图 2.2.1二阶低通滤波器示意图- 2 -直接采用这三个公式来计算 C1，C2，R1，R2 ，R3 的值是非常困难的。为了简化运算步骤，先给 C2 确定一个合适的值，然后令 C1=nC2,式中 n 是电容扩展比，A 为滤波器直流增益幅度。可以从上述三个公式推得各电阻值的计算公式：取 n=4Q²（1+A)上式可进一步简化为令 可得到滤波器中各项参数的计算公式为由此可见，只要确定 C2 的值，其余的参数可随之确定。滤波器中各项参数的具体计算步骤是：a)决定 C2的容量，再用 R0=1/2 fc C2公式计算出基准电阻 R0。选取 C2值 为 3300pF，则基准电阻 R0=14.2K。b)计算 C1的电容值，C1=4Q²（1+A)C2=7726pF。c)计算 R1的电阻值，R1=R0/(2QA)=22.29K。d)计算 R2的电阻值，R2=A×R1=22.29K。e)计算 R3的电阻值，R3=R0/2Q(1+A)=11.14K。由于需要取标称，这里取 1精度的金属膜电阻的标称值。这里 C1取 7750pF,R1取 22.1K,R2 取 22.1K，R3 取 22.1K。- 3 -同理可计算当 Q=1.306，C3=3300pF 时各项参数：R4=9.23K,取标称值 9.31K；R5=9.23K,取标称值 9.31K；R6=4.64K,取标称值 4,64K；C4=45028pF，取标称值 47nF。2.2.2二阶高通滤波器二阶无限增益多重反馈高通滤波器的电路结构如图 2.2.2所示。利用相同的分析方法各元件参数的计算公式，取基准电容 C0=0.033F,Q=0.541 时，则基准电阻 R0=1/2 fc C2=16.076K。各元件的参数计算如下：C1=C2=C0=0.033F；C3=C0/A=0.033F。R1=R0/2Q(1+A)=2.97K,取标称值 3K。R2=R0/2Q(1+2A)=7.83K,取标称值 7.87K。则原理图中 R7=3K，R8=7.87K，C5=C6=C7=0.033F。同理当 C0=0.033F，Q=1.306 时，计算的各元件参数 C8=C9=C10=0.033F。R9=1.23K，取标称值 1,24K。R10=18.9K，取标称值 19.1K。2.3元器件选择电阻的选择：这里取 1精度的金属膜电阻的标称值。电容的选择：根据电阻的确定和规定的截止频率而选择。运放的选择：本电路选择了 TI公司的八引脚的 TL082双运放。TL082是低成本、高速、双 JFET 输入运算放大器，使用于高速积分电路、D/A转换电路，采样保持电路以及低输入失调电压、低输入偏置失调电流、高输入阻抗等应用场合。其引脚功能：（见表 2.3）表 2.3TL082引脚功能- 4 -其引脚图如下：（见图 2.3）第 3 章 电路的组装与调试3.1Multisim电路图在 Multisim里面画出电路图如图 3.1，分别测四阶低通滤波器和四阶高通滤波器输出端和总输出的幅频响应。图 2.3LL082引脚图图 3.1八阶带通滤波器仿真电路图- 5 -3.2Multisim仿真分析3.2.1四阶低通滤波器通过仿真在增益下降 3dB时截止频率为 1.998kHz。如图 3.2.13.2.2四阶
