二阶高通滤波器的设计.

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1、模拟电路课程设计报告设计课题：二阶高通滤波器的设计专业班级：电信本学生姓名：学 号： 69指导教师：设计时间：1月3日题目:二阶高通滤波器的设计一、设计任务与要求 分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路； 截止频率f=200Hz；c 增益AV=2； 用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（12V）。二、方案设计与论证二阶高通滤波器是容许高频信号通过、但减弱（或减少）频率低于截止频率 信号通过的滤波器。高通滤波器有综合滤波功能，它可以滤掉若干次高次谐波， 并可减少滤波回路数。对于不同滤波器而言,每个频率的信号的减弱程度不同。 其在音频应用中也使用低音消除滤波器或者

2、噪声滤波器。本设计为分别使用压控 电压源和无限增益多路反馈两种方法设计二阶高通滤波器。二者电路都是基于芯 片ua741设计而成。将信号源接入电路板后，调整函数信号发生器的频率，通过 观察示波器可以看到信号放大了 2倍。现在工厂对于谐波的治理，应用最多的仍 然是高压无源滤波器，高压无源滤波器有多种接线方式，其中单调谐滤波器及二阶 高通滤波器使用最为广泛，无源滤波器具有结构简单、设备投资较少、运行可靠 性较高、运行费用较低等优点，2.1设计一、用压控电压源设计二阶高通滤波电路与LPF有对偶性，将LPF的电阻和电容互换，就可得一阶HPF、简单二阶HPF、 压控电压源二阶HPF电路采用压控电压源二阶高

3、通滤波电路。电路如图2-1所示，参数计算为：通带增益：Aup = 1 + 4-R3Aup表示二阶高通滤波器的通带电压放大倍数截止频率：仃品质因数:A f图1压控电压源二阶高通滤波器Av=1+R2/R1 fc =2 R1R2 CC 22.2设计二、用无限增益多路反馈设计高通滤波电路。图2无眼增益多路负反馈二阶高通瘢器其中:,通带增益：AuoC-1C3截止频率:品质因数:Q = (C1 + C 2 + C 3):R1 C2C3R2AuoC-1C3fc =12 R1 R2 CC 2三、单元电路设计与参数计算3.1方案一：压控电压源二阶高通滤波电路Av=1+R2/R1=2 ,fc=200 2* R2

4、CC 2令 R1=10k，则 R2=10k又 fc=200hz，得出:C2=C3=0.47uf ；另取 R=R4/R5=R3/R6=2/10=1.69K3.2方案二、用无限增益多路反馈设计高通滤波电路Auo C3设 C1=0.22uf，fc = .2 % R2 C3C 2则 C2=0.47uf又 f=200hz得出：R1=3K,R2=20.0K至此得出了两种方案的参数，连接电路好即可.四、总原理图及元器件清单1.总原理图D121N40Q7D6w1nK&otLM7812CTS_PQ4_16D321N40Q7220.707或Q0.707 时，通带边沿处会出现不平坦现象。有关根据品质因数Q计算电路电

5、阻参数R1和 R2的方法与二阶低通滤波器的计算相同。为了改进一阶高通滤波器的频率特性，可采用二阶高通滤波器。一个二阶高 通滤波器包含两个RC支路，即将二阶高通滤波器的R与C对换位置，即可构成 二阶高通滤波器。如图5-1所示为二阶高通滤波器的幅频特性曲线，其阻带衰减特性的斜率为 40dB/10oct，克服了一阶高通滤波器阻带衰减太慢的缺点.知）（如）图5-1二阶高通滤波器的幅频特性曲线与二阶低通滤波器类似，二阶高通滤波器的各个参数也影响其滤波特性，如: 阻尼系数f的大小决定了幅频特性有无峰值，或谐振峰的高低。若要求高通滤波 器的阻带特性下降速率大于40dB/10oct,必须采用高阶高通滤波器，同

6、高阶低 通滤波器一样，也是最常采用巴特沃思型和切比雪夫型近似，同样也是先查表， 得到分母多项式，图5-1阶高通滤波器幅频特性。二阶高通滤波器的参数设计，由增益Av=2, Av=1+Rf/R1,所以选R3=15K欧姆 的电阻，fc=200Hz,fc=1/2RC，则选用C=0.01uf的电容，R4为15K欧姆的电阻， R2为4K欧姆的电阻，由于没有该种类的电阻，则用两个2K欧姆的电阻替代， 集成块用KIA741O 二阶高通滤波器电路的电路仿真。设计一：压控电压源二阶高通滤波电路设计二、用无限增益多路反馈设计高通滤波电路EE -12 VQ.22liF R2 W- 2D.knC1Tl0.47liFC2

7、41Q.22liFR 3 XILHUA741CDVDD六、性能测试与分析1. 输出电压的测量输入信号Ui=500 mv，改变频率测输出电压，并且在通频带时的频率要取得密集一些，记录到表格二阶高通滤波器的数据频率f/Hz1000. 3900.5811.6718.9573输出电压Uo/mv998982979975691频率f/Hz424264210199.5185输出电压 Uo/mv 930823730706671压控电压源二阶高通滤波器的数据压控电压源二阶高通滤波器电路的幅频特性频率f/Hz1000.4876.2754.8626.6461.69输出电压Uo/mv847846843837820频率

8、f/Hz278.34211.85206.88199.8161.6输出电压Uo/mv765711706703639无限增益多路反馈二阶高通滤波器数据2. 数据处理与误差计算压控电压源在频率为高频时，U=（1000.3+1000.4+1000.5）/3=1000.4 mv输入电压Ui=500mv，则 Av=U/Ui=1000.4/500=2、 01相对误差：s=（2、01-2）/2*100%=0、5%当 fp=200Hz 时，Uo 理论=U*0、707=1000*0、707=707mv实验测得Uo=706mv则相对误差为 S=（706-707）/706*100%=1.4%无限增益多路反馈在频率为高

9、频时，U= （1000.3+1000.4+1000.5） /3=1000.4 mv输入电压Ui=500mv,则 Av=U/Ui=1000.4/500=2、 01相对误差：s= （2、01-2） /2*100%=0、5%当 fp=200Hz 时，Uo 理论二U*0、707=1000*0、707=707mv实验测得Uo=703mv则相对误差为 S=（703-707）/703*100%=6%3. 误差分析产生该实验误差的主要原因有1、输入信号不稳定会导致实验误差。2、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不 是很准，没有标准的正负12伏特，导致实验误差。3、在参数设计时也会引入

10、误差。4、在计算过程中会引入计算误差。七、结论与心得1、由实验可知，当频率f为通带截止频率fp时，输出电压Uo约为最大输 出电压的 0、707 倍，即 | Au 10.707 | AuP |。2、由实验可知，高通滤波器削弱低频信号，只放大频率高于fp的信号，我 们可把高通滤波器用于交流放大电路的耦合电路，隔离直流成分。3、实验中，监测的波形没有失真，说明只要正反馈引入得到，就能在f=fo 时使电压放大倍数数值增大，又不会因正反馈过强而产生自激振荡。八、参考文献1 童诗白、童诗白、华成英。模拟电子技术基础，清华大学出版社2 王港元.电工电子实践指导（第二版）.江西科学技术出版社，20053 毕满

11、清.电子技术实验与课程设计.机械工业出版社4 樊昌信、曹丽娜.通信原理（第6版）M.北京：国防工业出版社，20065 刘玉敏，俞重远，张建忠等.粒子群优化算法用于光纤布拉格光栅综合问题的研究J.物理与电子信息学院模拟电路课程设计成绩评定表专业：电子信息工程 班级：电信学号：69姓名：_课题名称二阶高通滤波器的设计设计任务与要求 分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路； 截止频率f =200Hz；c 增益AV=2； 用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（12V）。设计报告成绩评分标准： 有合理的方案设计和论证、电路参数的计算、总原理图和清单。（0-20分） 电路板制作、调试规范，有详细制作和调试过程。（0-10分） 电路板测试合理，对性能指标测试数据完整，正确；进行数据处理规范，进行了误差计算和误差分析。（0-15分） 对课程设计进行了总结，有体会，并能提出设计的改进、建设性意见。（0-5 分）设计报告成绩：电 子 作 品 成 绩评分标准： 电路正确，能完成设计要求提出的基本功能。（0-30分） 电路板焊接工艺规范，焊点均匀，布局合理。（0-20分）（其中直流电源部分占20%，功能部分80%）电子作品成绩：总成绩：指导教师: