带阻滤波器论文

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1、引言课程设计是理论联系实际的重要实践教学环节，是对学生进行的一次综合性专业设计训练。木次课程设计主要注重的是电了电路的设计、仿真、安装、调试、卬制电路板等综合于一体的一门课程，意在培养学生止确的设计思想方法以及思路，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度，培养学生综合运用所学知识与生产实践经验，分析和解决工程技术问题的能力。作为一名大学生不仅需要扎实的理论知识，还需要过硬的动手能力，所以认真做好课穆设计，对提高我们的动手能力有很大的帮助做到。1设计任务和要求1.1设计任务设计一个二阶有源带阻滤波器。1.2设计要求(1)中心截

2、止频率fc=50Hz；(2)增益Av=2；(3)Q大于10；(4)阻带衰减速率大于等于15dB/l0倍频程；(5)调整并记录滤波器的波形、性能参数及幅频特性。2滤波器的设计原理依据及元器件的选择2.1滤波器的介绍滤波器是一种能使有用信号通过，滤除信号屮的无用频率，即抑制无用信号的电子装置。有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。带阻滤波器是一个阻止特定频率而让其他频率通过的部件。理想带阻滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移，而在阻带内其幅值应为零。但实际滤波器不能达到理想要求。为了寻找最佳的近似理想特性，木论文主要着眼

3、于幅频响应，而不考虑相频响应。一般來说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。滤波器的阶数越高，幅频特性衰减的速率越快，但RC网络节数越多，元件参数计算越繁琐，电路的调试越困难。任何高阶滤波器都可由一阶和二阶滤波器级联而成。对于n为偶数的高阶滤波器，可以由巴节二阶滤波器级联而成；而n为奇数的高阶滤波器可2以由口节二阶滤波器和一节一阶滤波器级联而成，因此一阶滤波器和二阶滤波器是高2阶滤波器的基础。2.2有源滤波器的设计有源滤波器的设计，就是根据所给定的指标要求，确定滤波器的阶数n,选择具体的电路形式，算出屯路中各元件的具体数值，安

4、装电路和调试，使设计的滤波器满足指标要求，具体步骤如F：(1)根据阻带衰减速率耍求，确定滤波器的阶数n。（2）选择具体的电路形式。（3）根据电路的传递函数和归一化滤波器传递函数的分母多项式，建立起系数的方程组。（4）解方程组求出电路中元件的具体数值。（5）安装电路并进行调试，使电路的性能满足指标耍求。2.3滤波器类型及阶数的选择根据课设耍求，我们选择巴特沃斯（butterworth）滤波电路。巴特沃斯滤波器的幅频响应在通带中具有最平幅度特性，但是通带到阻带衰减较慢。由于要求为-40dB/十倍频程，选择二阶有源低通滤波器电路，即n二2。有源

5、2阶带阻滤波器电路如图1所示。二阶有源带阻滤波器图1在集成运放输出到集成运放同相输入Z间引入一个负反馈，在不同的频段，反馈的极性不相同，当信号频率fHfc时（fc为截止频率），电路的每级RC电路的相移趋于-9（r,两级RC电路的移和到-180°,电路的输出电压与输入电压的和位和反，故此时通过电容C引到集成运放同相端的反馈是负反馈，反馈信号将起着削弱输入信号的作用，使电压放大倍数减小，所以该反馈将使二阶有源带阻滤波器的幅频特性高频端迅速衰减，阻止特定频段信号通过。*二阶带阻滤波器电路及工作原理（BEF）如图1（a）所示，这种电路的性能和带通

6、滤波器和反，即在规定的频带内，信号不能通过（或受到很人衰减或抑制），而在其余频率范围，信号则能顺利通过。在双T网络后加一级同相比例运算电路就构成了基本的二阶有源BEFo7K2C++-20-12V-40Ooo160K+12V?20鳴-(dB)0（a）电路图n£.2一68HTI（b）频率特性图2二阶带阻滤波器电路性能参数：通带增益中心频率2赶S；带阻宽度B=2（2-Aup）fOQ=L选择性'©-71.压控电压源二阶帶阻滤波器电路如图2所示。电路的传输函数:"2r——g-F其中，通带电压放大倍数:I■耐BW阻带屮心处的角频率:■如图3所示。电路

7、的传输函数为:品质因数：2.无限增益多路负反馈二阶带阻滤波器该电路由二阶带通滤波器和一个加法器组成，S业鱼［迪

8、=込竺其中：耐耐=空

9、&通带电压放大倍数：阻带屮心角频率：绚耐（Auo即为Av）阻带带宽：跨诗专K二100/(fc*C)(2-4)表1电路元器件值R10.796QR2R1/CQ-1)R31.0R44R1R52.0R6AvR3C10.33C注：电阻为参数k=l时的值，单位为kQ,增益为Av（反相）,品质因数Q为了得到相对应的电阻值，需要算出K值，用K值乘以相应的曾得到R；而注释：C以uf作为单位，fc以hz为单位。K值不能太大，否

10、则会使电阻的取值较大,从而使引入的误差增加，通常选择1《K《10.木次课程设计我们取Q=10；经查表得，fc二50hz时取C=luf,对应参数K=2；由表2.1得困时,电阻Rl=0.796Q=