RC有源带通滤波器的设计.doc

PAGE\*MERGEFORMAT12

题目RC有源带通滤波器的设计
科目现代电路理论

RC有源带通滤波器的设计
摘要
滤波器的功能是让一定频率范围内的信号通过，而将此频率范围之外的信号加以抑制或使其急剧衰减。当干扰信号与有用信号不在同一频率范围之内，可使用滤波器有效的抑制干扰。
用LC网络组成的无源滤波器在低频范围内有体积重量大，价格昂贵和衰减大等缺点，而用集成运放和RC网络组成的有源滤波器则比较适用于低频，此外，它还具有一定的增益，且因输入与输出之间有良好的隔离而便于级联。由于大多数反映生理信息的光电信号具有频率低、幅度小、易受干扰等特点，因而RC有源滤波器普遍应用于光电弱信号检测电路中。本课题研究内容主要是用multisim软件设计仿真有源带通滤波器的二级级联和四级级联方式的电路。
关键词：集成运放；RC网络；multisim软件；有源带通滤波器

目录
TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc257153934"摘要 1
HYPERLINK\l"_Toc257153934"目录 2
HYPERLINK\l"_Toc257153934"一本课题内容提要 3
HYPERLINK\l"_Toc257153939"二二级串联的带通滤波器 3
HYPERLINK\l"_Toc257153940"1设计要求 3
HYPERLINK\l"_Toc257153942"2基本原理 3
HYPERLINK\l"_Toc257153943"3设计方案 3
HYPERLINK\l"_Toc257153944"4电路设计与参数计算 3
HYPERLINK\l"_Toc257153945"5性能仿真分析 5
HYPERLINK\l"_Toc257153947"三四级串联的带通滤波电路 7
HYPERLINK\l"_Toc257153948"1总体方框图 7
HYPERLINK\l"_Toc257153949"1.1级数选择 7
HYPERLINK\l"_Toc257153950"1.2元器件的选择 7
HYPERLINK\l"_Toc257153951"2电路设计分析 8
HYPERLINK\l"_Toc257153956"四总结 9
HYPERLINK\l"_Toc257153957"参考文献 1PAGEREF_Toc257153957\h1


一、本课题内容提要
滤波器的功能是让一定频率范围内的信号通过，而将此频率范围之外的信号加以抑制或使其急剧衰减。当干扰信号与有用信号不在同一频率范围之内，可使用滤波器有效的抑制干扰。其优点：不用电感元件、有一定增益、重量轻、体积小和调试方便，可用在信息处理、数据传输和抑制干扰等方面；缺点为：但因受运算放大器的频带限制，这类滤波器主要用于低频。根据对频率选择要求的不同，滤波器可分为低通、高通、带通与带阻四种。本课题采用低通-高通级联实现带通滤波器。
二、二级串联的带通滤波电路
1、设计要求
①性能指标要求：△f=3000Hz-300Hz=2700Hz;
②通带电压增益：Au=1；
③完成电路设计和调试过程。
2.基本原理
带通滤波器(BPF)能通过规定范围的频率，这个频率范围就是电路的带宽BW，滤波器的最大输出电压峰值出现在中心频率f0的频率点上。带通滤波器的带宽越窄，选择性越好，也就是电路的品质因数Q越高。电路的Q值可用公式求出

可见，高Q值滤波器有窄的带宽，大的输出电压；反之低Q值滤波器有较宽的带宽，势必输出电压较小。
3.设计方案
采用低通-高通串联实现带通滤波器：将带通滤波器的技术指标分成低通滤波器和高通滤波器两个独立的技术指标，分别设计出低通滤波器和高通滤波器，再串联即得带通滤波器。
二阶巴特沃思滤波器的，因此，由二级串联的带通滤波电路的通带电压增益，由于通带电压增益：Au=1，因此在低通滤波器输入部分加了一个由和组成的分压器。
4、电路设计与参数计算
元件的的参数选择和计算：在运放电路中的电阻不宜过大或过小。一般为几千欧至几十千欧较合适。
对于低通级，选取，由和可计算出电容，现选择标准电容值，低通部分如图1所示：
对于高通级，也选取，由和可计算出电容，现选择标准电容值，高通部分如图2所示：
考虑到已知道，同时尽量要使运放同相输入端和反相输入端对地的直流电阻基本相等，选择，。

信号源通过和进行衰减，它的戴维宁电阻是和的并联值，这个电阻值等于低通级电阻。因此，
有
由于整个滤波电路通增益是电压分压器比值与滤波器部分增益的乘积，且应等于