濾波器的設計

1、現(xiàn)代電路理論濾波器的設計姓名：高振新指 導 老 師： 孫 建 紅濾波器的設計一.濾波器簡介1 .對輸入信號中不同頻率分量，實施不同的處理（增益、相移），就叫濾波器2 .高通、低通、帶通、帶阻、陷波器等，不同頻率增益不同，相移不同。3 .全通濾波器，對不同頻率增益相同，但是相移不同二.低通濾波器現(xiàn)代濾波器設計，多是采用濾波器變換的方法加以實現(xiàn)。主要是通過對低通 原型濾波器進行頻率變換與阻抗變換，來得到新的目標濾波器。理想的低通濾波 器應該能使所有低于截止頻率的信號無損通過，而所有高于截止頻率的信號都應 該被無限的衰減，從而在幅頻特性曲線上呈現(xiàn)矩形， 故而也稱為矩形濾波器。遺 憾的是，如此理想的特

2、性是無法實現(xiàn)的，所有的設計只不過是力圖逼近矩形濾波 器的特性而已。根據(jù)所選的逼近函數(shù)的不同，可以得到不同的響應 。濾波器的通用表達公式為： 其中分母中的n為階數(shù)，三.低通濾波器的設計3.1 設計之前需要確定什么？a.高通還是低通？b.階數(shù)c.截止頻率fc, -3dB帶寬d. Q值e. 每級的a , bf.同相還是反相，是否需要增益?3.2 一階低通濾波器:反相結(jié)構(gòu)3.2.3下面用Multisim 設計一個一階濾波器設計參數(shù)，a=1 , fc=1/2piR6c2=1590Hz根據(jù)上面反相結(jié)構(gòu)的求解過程，設計出此濾波器，并用Multisim12.0 仿真，其仿真電路和波形如下：Multisim12

3、.0 仿真電路一階低通仿真波形3.3 二階低通濾波器3.3.1 Sallen-Key 結(jié)構(gòu)二階sk低通濾波器有倆個重要的功能，一是改變RC的數(shù)值可以調(diào)節(jié)濾波的 截止頻率：二是改變Ra和Rb的比值可調(diào)整電路的增益大小。結(jié)構(gòu)如下：C% 11、7v 帆 VW-i-WVv-f d - -Px.1）有4個獨立的阻容器件。2）低頻段增益為13）可以實現(xiàn)任意Q值。4）對電容選擇沒有必要性要求，容易選擇設計一個二階貝塞爾 Q=0.58 ,截止頻率為1000Hz的低通濾波器，低頻增益=1.解：可知，頻率為1000時，增益為0.707 ,特征頻率處，增益為0.58.設計如下:確定電路結(jié)構(gòu)為單位增益sallen-k

4、ey , fc=1000.經(jīng)查表獲得 Q=0.58 時，a=1.3617 , b=0.618 ;C2=10/1000uF=10nF,電容系數(shù)為 1.16A2=1.35 ;取 C1<C2/1.35 ,選取4.7nF 。計算得 Rl=8.967k , R2=37.144k ,取 E96 系歹U 8.87k , 37.4k 。Multisim12.0仿真電路如下：用波特測試儀測得幅值和相位波形如下：3.3.2 MFB二階濾低通波器MFB二階低通設計要點：已知fc, Q, A0,設計滿足要求的濾波器。1 .根據(jù)Q,查表確定a, b2 .選取C2=10/fc(uF)附近的E6系列電容。3 .選取附

5、近的E6系列電容。下面設計一個二階MFB低通Multisim12.0仿真電路和波形如下：3.4高階低通濾波器設計1 .實現(xiàn)高階濾波的基本方法；一階濾波器和二階濾波器是組成高階濾波器的基本單元。其公式如下：A(S 二4(1 + 仇S?)(l + 日J + %S?)(1 十%S 十瓦£) bjS2)2. 5階貝塞爾濾波器設計，要求 A0=10 , fc=500Hz貝塞爾濾波器1）首先確定電路結(jié)果為如下結(jié)構(gòu)：2）查表確定各級系數(shù)3）第一級10倍增益a=0.66564）第二級1倍增益5）第三極1倍增益6）全部電路和仿真波形：四.結(jié)論通過各階濾波器的比較，階數(shù)越高，濾波器的效果越接近于窗口濾波器， 但 是結(jié)構(gòu)響應更加復雜。一階低通濾波電路由簡單RC網(wǎng)絡和運放構(gòu)成，該電路具有濾波功能還有放 大作用，帶負載能力較強，但一階有源低通濾波電路簡單，幅頻特性衰減斜率只 有-20d