畢業(yè)設(shè)計-二階rc有源濾波器的設(shè)計(編輯修改稿)
2025-01-08 19:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 波器級聯(lián)實現(xiàn)。 （ a）低通 （ b）高通 (c) 帶通 圖 31 濾波電路的幅 頻特性示意圖 有源濾波器的傳輸函數(shù) 表 1 二階 RC 濾波器的傳輸函數(shù)表 類型 傳輸函數(shù) 性能參數(shù) 低通 —— 電壓增益 —— 低、高通濾波器的截止角頻率 —— 帶阻塞、帶阻濾波器的中心角頻率 BW—— 帶通、帶阻濾波器的帶寬 高通 帶通 6 單元電路的設(shè)計 二階 RC 有源低通濾波器 (LPF)的設(shè)計 （ 1）低通濾波器特性 低通濾波器是用來通過低頻信號衰減或抑制高頻信號 。 如圖 32（ a）所示，為典型的二階有源低通濾波器。它由兩級 RC 濾波環(huán)節(jié)與同 相比例運(yùn)算電路組成，其中第一級電容 C接至輸出端，引入適量的正反饋，以改善幅頻特性。圖 32（ b）為二階低通濾波器幅頻特性曲線。 (a)電路圖 (b)頻率特性 圖 32 二階低通濾波器 （ 2）電路性能參數(shù) 二階低通濾波器的 通帶增益 截止頻率，它是二階低通濾波器通帶與阻帶的界限頻率。 品質(zhì)因數(shù)，它的大小影響低通濾波器在截止頻率處幅頻特性的形狀。 當(dāng) 23upA??時， Q1，在 處的電壓增益將大于 ，幅頻特性在 處將抬高如圖 22所示。當(dāng) upA≥ 3時， Q=∞，有源濾波器自激。由于將 接到輸出端，等于在高頻端給 LPF 加了一點正反饋，所以在高頻端的放大倍數(shù)有所抬高，甚至可能引起自激。 （ 3） 參數(shù)計算 設(shè)定低通濾波器 的截止頻率為 400Hz、品質(zhì)因數(shù) Q=，由公式 得出 Aup=，又由 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 得出 ?，由此設(shè)定 Rf= ,R1=15kΩ； 為簡化計算，設(shè)定 R2=R3=R,C1=C2=C；又根據(jù)截至頻率，初步確定電容值C1=C2=C=，由 得出 R2=R3=39kΩ 二階 RC 有源高通濾波器（ HPF）的設(shè)計 （ 1） 高通濾波器的性能 與低通濾波器相反，高通濾波器用來通過高頻信號，衰減或抑制低頻信號。 只要將圖 33低通濾波電路中起濾波作用的電阻、電容互換，即可變成 二階有源高通濾波器，如圖 33(a)所示。高通濾波器性能與低通濾波器相反，其頻率響應(yīng)和低通濾波器是“鏡象”關(guān)系，仿照 LPH 分析方法，不難求得 HPF 的幅頻特性。 (a) 電路圖 (b) 幅頻特性 圖 33 二階高通濾波器 （ 2）電路性能參數(shù)： 二階高通濾波器的通帶增益 截止頻率，它是二階高通濾波器通帶與阻帶的界限頻率。 品質(zhì)因數(shù)，它的大小影響高通濾波器在截止頻率處幅頻特性的形狀。 8 當(dāng) 時，幅頻特性曲線的斜率為 +40 dB/dec；當(dāng) upA≥ 3 時，電路自激。電路性能參數(shù)upA、0f各量的函義同二 階低通濾波器。 圖 33（ b）為二階高通濾波器的幅頻特性曲線，它與二階低通濾波器的幅頻特性曲線有“鏡像”關(guān)系。 （ 3）參數(shù)計算： 設(shè)定低通濾波器的截止頻率為 f0=2kHz、品質(zhì)因數(shù) Q=，由公式 得出 Aup=，又由 得出 ?，由此設(shè)定 Rf= ,R1=15kΩ； 為簡化計算，設(shè)定 R2=R3=R,C1=C2=C；又根據(jù)截至頻率 f0=2kHz，初步確定電容值C1=C2=C=，由 得出 R2=R3= 二階 RC 有源帶通濾波器（ BPF）的設(shè)計 （ 1） 帶通濾波器特性 帶通濾波器只允許在某一個通頻帶范圍內(nèi)的信號通過，而比通頻帶下限頻率低和比上限頻率高的信號均加以衰減或抑制，注意：要將高通的下限截止頻率設(shè)置為小于低通的上限截止頻率。反之則為帶阻濾波器。如圖 34 所示。 (a) 帶通濾波器原理框圖 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 （ b）電路圖 (c)幅頻特性 圖 24 二階帶通濾波器 （ 2）電路性能參數(shù) Aup=Aup1+Aup2 二階帶通濾波器的通帶增益 fH=1/(2π R1C1） 二階低通濾波器的截止頻率 FL=1/(2π R2C2) 二階高通濾波器的截止頻率 F0=（ fH+fL） /2 中心頻率 Q=f0/(fHfL） 品質(zhì)因數(shù)，其大小影響濾波器在截止頻率處幅頻特性的形狀 （ 3）參數(shù)計算： 從圖 24中我們知道此帶通濾波器是由高通和低通濾波器串聯(lián)而成，設(shè)其頻帶為B=800Hz—— ,其中高通濾波器的截止頻率為帶通濾波器的上限頻率，低通濾波器的截止頻率為帶通濾波器的下限頻率，設(shè)電壓增益 Aup=4，則高通和低通濾波器的電壓增益各為 Aup=2。 初步設(shè)電容： C1=C2=C3=C4= 由 fH=1/(2π R1C1）和 FL=1/(2π R2C2)得：低通 R3=R4=10kΩ， R5=R6=20kΩ 又 則 Rf1=R1=Rf2=R2= 10 第四章 ：電路的組裝與調(diào)試 MultiSim 軟件介紹 Multisim 是美國國家儀器（ NI）有限公司推出的以 Windows 為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬 /數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方 式，具有豐富的仿真分析能力。
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1