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电子设计大赛

题目:二阶带通滤波器电路设计

小组成员:董续盛(组长) 学号:2011221107120085

杨坤 学号:2011221105200224 陈贻凡 学号:2011221105200153

专业:电子科学与技术

院系:物理学与电子科学技术学院

完成时间:2013年5月29日星期三

二阶带通滤波器的设计

摘要：带通滤波器是指能够通过某一频率范围内的频率分量，但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器。本文重点介绍了以Multisim仿真软件为平台，分析和设计了带通滤波器电路。使用虚拟示波器、波特图示仪等设备，采用理论分析、计算和交流仿真分析等多种方法，详细探讨了带通滤波器电路的原理及工作特性，完成实际电路仿真，给出了Multisim 软件电路仿真过程和效果。介绍了高低通滤波器的工作原理。设计了一个由高通滤波电路和低通滤波电路级联而组成的带通滤波，给出了系统的电路设计方法以及主要模块的原理分析。实验结果表明，该滤波器具良好的滤波效果以及运行稳定可靠等优点。 关键词：Multisim 带通滤波器 仿真

一、滤波器的分析

1.1简介

带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频 率分量衰减到极低水平的滤波器，与带阻滤波器的概念相对。.

1.2工作原理

一般的理想滤波器应该有一段完全平坦的通带，在那段频带内信号能无衰减的输出,实际上，并不存在理想的带通滤波器。滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉，尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。这通常称为滤波器的滚降现象，并且使用每十倍频的衰减幅度dB来表示。通常，滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好，这样滤波器的性能就与设计更加接近。然而，随着滚降范围越来越小，通带就变得不再平坦—开始出现“波纹”。这种现象在通带的边缘处尤其明显，这种效应称为吉布斯现象。

1.3 系统整体结构及主要电路

整体系统结构如下图所示，由高通滤波电路，低通滤波电路及其他辅助电路组成， LPF HPF

本电路实现了信号有各种频率到频率只剩下1000Hz到100kHz的变换。该系统工作过程为：

第一阶段：各种频率的信号输入高通滤波器，低于高通滤波器截止频率的信号被衰减到很小，导出高于截止频率的信号。

第二阶段：由高通滤波器导出的信号进入低通滤波器，经过电路作用，高于低通滤波器的截止频率率的信号被衰减到很小，导出频率介于1000Hz到100kHz之间的信号间的信号

1.4滤波器的分析及设计

1.4．1滤波器按元件分类分为无源滤波器和有源滤波器

（1）无源滤波器：由电感L、电容C及电阻R等无源元件组成。

（2）有源滤波器：一般由集成运放以及RC网络构成，它具有体积小、性能稳定等优点，同时，由于集成运放的増益和输入阻抗都很高，输出阻抗很低，故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用，利用有源滤波器可以突出有用频率的信号，衰减无用频率的信号，抑制干扰和噪声，以达到提高信噪比或选频的目的，因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信兮处理。

1.4.2本文主要用到有源滤波器，下面我们介绍一下几种有源滤波器。

（1 ）. 二阶低通滤波器。

如图1（a）所示，为典型的二阶有源低通滤波器。它由两级RC滤波环节与同相比例运算电路组成，其中第一级电容C接至输出端，引入适量的正反馈，以改善幅频特性。

图1（b）为二阶低通滤波器幅频特性曲线。

图1 二阶低通滤波器

二阶低通滤波器性能参数表达式为

ωC＝１/（CC1RR1） (3.2.1.1) Q=0.707

ωC/Q=1/R1C+1/R2C+(1+AV)/R2C1 (3.2.1.2) AV=1+R4/R3 (3.2.1.3)

（2）.高通滤波器

将图2低通滤波电路中起滤波作用的电阻、电容互换，即可变成二阶有源高通滤波器，如图2(a)所示。高通滤波器性能与低通滤波器相反，其频率响应和

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