内容发布更新时间 : 2024/10/22 9:42:29星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

一、概述

滤波器主要功能是对信号进行处理，保留信号中的有用成分，去除信号中的无用成分。一般的当我们接收到一个信号的时候，它并不是可以被我们直接观察和分析的，而而是只有在通过一定的电路使之进行放大、滤波、整形输出以后，才可以变成是让我们可以进行分析和观察的处于稳定状态的信号。所以说对于一般的信号，必须经过有整流电路、滤波电路、放大电路组成的功能模块以后才会变成是对人类观察研究有益的信号。它能使用于生活、生产、工业、农业、军事科技、探测收索等众多方面。基于此因，本次的课程设计是我在学习了模电、数电、硬件描述语言、信号和系统以及multism软件等学科以后，综合所学的知识而设计的一种简单且可用于电路中对信号进行放大、滤波、整形的可实用模块。本实验的设计方法是通过：信号的输入，信号的滤波，信号的放大，信号的整形等步骤来实现的。其中信号的滤波和放大部分是通过FilterPro软件得出，信号的整形部分是通过斯密特触发器进行整形完成的。本实验报告七个模块组成其中包括，概述、方案论证、电路设计、性能的测试、结论、性价比、以及个人体会及建议。本实验最终实现了设计初的目的，通过斯密特触发器将输出的波形整形成方波。

二、方案论证

根据设计任务要求设计一个高通滤波电路，通带增益Ao=25db，通带频率fc=400kHz，通带增益纹波Rp=1db，截止带频率fs=200k Hz，截止带衰减-10dB。设计思路：可采用压控电压源阶高通滤波电路，或无限增益多路反馈高通滤波电路。由输出量和输入量之比为传递函数 即Au(s)=Uo(s)/Ui(s)=1/(1+sRC) 1、方案一

采用压控电压源二阶高通滤波电路，由桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路提供所需的正负直流电源（±5V）。电路如图1所示. 2、方案二

采用无限增益多路反馈高通滤波电路，由桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计 电路提供所需的正负直流电源（±5V）。电路如图2所示。

R3 R4 C2

R1 ui C1 C2 uo ui C1 C3 uo R1 R2 R2 图1压控电压源二阶高通滤波器 图2 无限增益多路负反馈二阶高通滤波器

3、方案论证：

两种方案相比较，第二种方案参数设计较第一种方案更为容易设计，并且第二种方案的所用器材都很容易就能够买的到，而且第二种方案更容易做仿真实验。所以我选择第二种方案。

电路设计

放大电路选用通带增益Ao=25db，通带频率fc=400kHz，通带增益纹波Rp=1db，截止带频率fs=200k Hz，截止带衰减-10dB。就可以完成系统对信号滤波放大的要求。 高通滤波放大电路（图3）：

图3

其中左端为输入端，右端为输出端，输入的是模拟信号，输出的也是模拟信号。输入信号为800kHz振幅为100mVp的正弦模拟信号，电阻误差5%，电容误差20%。通过以上公式计算出电路图中元器件的数值，然后在multisim环境下仿真，在截止频率为200kHz左右时，截止带衰减-10dB。计算公式： 该电路的传输函数为：

?Au(s)?s2?1R2C12sC2?C111?1??????CC??23C3C2?C2C3R1R2?s2?Auos2?cQ

s??c2归一化的传输函数： Au(sL)?Auo

12sL?sL?1Q其中： sL??cC ,通带增益： Auo??1 sC31R1R2C3C2?2?fc

截止角频率： ?c?

?cQ?1R2?C111????? ?CC??23C2C3?1

截止频率： fc?2?R1R2C3C21. 斯密特触发器电路：

电路具有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压；和双稳态触发器和单稳态触发器不同，斯密特触发器属于“电平触发型”电路，不依赖于边沿陡峭脉 冲。利用它在状态转换过程中的正反馈作用，可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。其设计电路图如下（图4）

图4

其中THR和TRI接信号的输出端，同时也是斯密特触发器的输入端，输入为模拟信号，OUT端口接输出端，输出的波是数字信号。 3.5V直流电源设计：

由于要求的是给此电路供电因此需要将5V转换成-5V，电路如图5，R18电阻两端电压大于300MV时，芯片会短路保护的，这也是选取0.2欧的原因，R17和R19电阻选择是根据公式来计算得到的，这样能保证输出电压为-5V电压，C8和L2是LC滤波