【正文】 計(jì)算機(jī)信息 工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 I 摘 要 基于 PROTEL 的高階低通濾波器的設(shè)計(jì)與仿真 濾波器在現(xiàn)代通信領(lǐng)域內(nèi)有很廣泛的應(yīng)用，本文利用巴特沃斯函數(shù)設(shè)計(jì)了 8階的巴特沃斯低通濾波器，并進(jìn)行了仿真。仿真輸入信號采用的是三個不同頻率正弦信號的合成。將合成后的信號通過低通濾波器，實(shí)現(xiàn)了對高頻信號部分的過濾。采用 pretel 設(shè)計(jì)濾波器，使原來非常復(fù)雜的程序設(shè)計(jì)變成了簡單的函數(shù)調(diào)用 PROTEL 信號處理工具箱為濾波器設(shè)計(jì)及分析提供了非常優(yōu)秀的輔助設(shè)計(jì)工具。 關(guān)鍵詞：低通；濾波器； PROTEL Abstract II Abstract Design and Simulation of the Highlevel Lowpass Filter Based on MATLAB Design and Simulation of the Highlevel Lowpass Filter Based on MATLAB Filter is widely used in the field of modern munication, this paper designed 8 order Butterworth low pass filter using butter culvert PROTEL, simulation is carried out. Simulation of the input signal is used in the synthesis of three different frequency sine signals. The bined signal through a low pass filter, the highfrequency signal portion of the filter. Using the PROTEL filter design, make the program design of the original plex into simple function calls the PROTEL Signal Processing Toolbox provides aided design tool is very good for the design and analysis of filter. Key words： Low pass。 filter。 PROTEL 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 III 目錄 第 1 章 緒論 ......................................................... 1 前言 ....................................................... 1 課題背景 ..................................................... 1 研究的目的與意義 ............................................. 1 第 2 章 任務(wù)設(shè)計(jì)與介紹 .............................................. 1 設(shè)計(jì)任務(wù) ..................................................... 1 濾波電路的比較 ............................................. 1 原理描述 ..................................................... 3 總體方框圖設(shè)計(jì) ......................................... 3 工程介紹 ..................................................... 6 濾波器的介紹 ........................................... 6 高階電路介紹 ........................................... 8 放大電路介紹 ........................................... 9 第 3 章 軟件介紹 ................................................... 14 介紹 .................................................. 14 Altium Designer 介紹 ........................................ 15 第 4 章 低通濾波電路設(shè)計(jì) ........................................... 17 巴特沃斯濾波器的基本理論 .................................... 17 低通巴特沃斯濾波器的設(shè)計(jì) ................................... 18 放大電路的設(shè)計(jì) .............................................. 20 第 5 章 整機(jī)調(diào)試 ................................................... 22 焊接 ........................................................ 22 調(diào)試 ........................................................ 23 第 6 章 仿真 ........................................................ 24 Lab .................................................. 24 實(shí)物波形圖 .................................................. 24 第 7 章 總結(jié) ........................................................ 29 致謝 ............................................................... 31 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 IV 參考文獻(xiàn) ........................................................... 32 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 第 1 章 緒論 前言 隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷的進(jìn)步與發(fā)展，濾波器是現(xiàn)代通訊系統(tǒng)中不可缺少的器件之一，在過去的幾年中迅速發(fā)展的過濾器是一種復(fù)雜的選頻網(wǎng)絡(luò)，其對在一定的頻率范圍內(nèi)的信號予以很小的衰減 ,使這部分信號可以通過 ,而其它電信號予以很大程度上的衰減使其不能通過，從而盡可能地阻止這部分信號通。本次研究的課題就是對一組合成信號通過濾波器后分離出需要頻率的信號并利用軟件仿真，進(jìn)行此次仿真的軟件我選擇利用 Protel。 Protel 軟件具有很強(qiáng)大的功能，具有一種 方便的數(shù)據(jù)信息可視化技巧，使用向量和矩陣 ,可以標(biāo)記為圖形。而且可以將矩陣和向量用圖形的形式表達(dá)出來，而且同時(shí)對圖形進(jìn)行打印和標(biāo)注。較高水平技巧的作圖有表達(dá)式作圖、二維可視化作圖和三維的可視化作圖、數(shù)字圖象處理和動畫作圖?，F(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于科學(xué)領(lǐng)域和工程方面繪圖。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用和計(jì)算方面是首屈一指的數(shù)值程序。用 Protel 對矩陣操作 ,繪圖函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面 ,連接其他的編程語言、程序等 ,主要應(yīng)用于工程方面的計(jì)算、控制與設(shè)計(jì)、信號處理以及通訊、數(shù)字圖像處理、金融模型的建立與設(shè)計(jì)等。 課題背 景 在科學(xué)研究和工程實(shí)踐中，經(jīng)常會遇到檢測毫微伏量級信號的問題，比如材料分析的時(shí)候測量熒光的光強(qiáng)、紅外的探測、測量地震的波形以及波速、生物的電信號測量以及衛(wèi)星信號的接受等等。測量技術(shù)中的一個綜合性的技術(shù)分支就是微弱信號的檢測，它利用物理學(xué)、電子學(xué)和信息論的方法，分析噪聲產(chǎn)生的原因和規(guī)律，研究被測信號的特征和相關(guān)性，檢出并恢復(fù)被背景噪聲掩蓋的微弱信號。 研究的目的與意義 無論何種微弱信號檢測技術(shù)都需要首先對信號進(jìn)行預(yù)處理，然后經(jīng)過 A/D采樣，送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種處理。信號預(yù)處理一般由前置放大電路、中間放大 電路、濾波電路和直流電源電路等四部分組成。對前置放大電路的要求是輸入阻抗高、噪聲系數(shù)小，中間放大電路要求放大倍數(shù)高，濾波電路初步完成對噪聲的濾除，直流電源為上述電路提供穩(wěn)定的直流電壓。 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 第 2 章 任務(wù)設(shè)計(jì)與介紹 設(shè)計(jì)任務(wù) 在科學(xué)研究和工程實(shí)踐中，經(jīng)常會遇到檢測毫微伏量級信號的問題，比如測定地震的波形和波速、材料分析時(shí)測量熒光光強(qiáng)、衛(wèi)星信號的接收、紅外探測以及生物電信號的測量等等。微弱信號檢測是測量技術(shù)中的一個綜合性的技術(shù)分支，它利用電子學(xué)、信息論和物理學(xué)的方法，分析噪聲產(chǎn)生的原因和規(guī)律，研究被測信 號的特征和相關(guān)性，檢出并恢復(fù)被背景噪聲掩蓋的微弱信號 [1]。 無論何種微弱信號檢測技術(shù)都需要首先對信號進(jìn)行預(yù)處理，然后經(jīng)過 A/D采樣，送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種處理。信號預(yù)處理一般由前置放大電路、中間放大電路、濾波電路和直流 電源電路等四部分組成。對前置放大電路的要求是輸入阻抗高、噪聲系數(shù)小，中間放大電路要求放大倍數(shù)高，濾波電路初步完成對噪聲的濾除，直流電源為上述電路提供穩(wěn)定的直流電壓。 本課題研究中間放大和濾波電路，主要內(nèi)容及要求： 1. 各種放大電路濾波電路優(yōu)缺點(diǎn)對比，確定出有源低通濾波、放大電路方案，并畫出原理 圖； 2. 電路原理圖仿真、版圖繪制； 3. 電路組裝、調(diào)試，并與其它電路連接、調(diào)試。 濾波電路的比較 無源濾波電路 只有 無源元 器 件 所 組成的濾波器，它是利用 了 電 感 和電 容 元 器 件的 電抗會 隨 著 頻率的變化而變化的 原理 構(gòu)成的。這 一 類濾波器的優(yōu)點(diǎn) 就 是：電路比較 的 簡單，不需要直流電源 來為它 供電，可靠性 比較 高； 缺點(diǎn) 就 是：通帶內(nèi)信號 會 有能量 的 損耗，負(fù)載效應(yīng) 會 比較 的 明顯， 當(dāng) 使用電感元 器 件時(shí) 比較 容易引起電磁感應(yīng) 現(xiàn)象 ，當(dāng)電感 L 比 較大 的 時(shí) 候 濾波器的 重量 和 體積 都 會 比較大，在低頻域 并 不適用。 有源濾波電