光电子线路课程设计模拟滤波器设计.doc

光电子线路课程设计———模拟滤波器设计学号:姓名:指导:时间:2011年9月5日目录引言………………………………………………………03正文………………………………………………………03设计要求………………………………………03设计过程………………………………………04手工计算设计……………………………04计算机仿真………………………………05实际连接与调试…………………………06带通滤波器设计过程……………………07设计结果分析与反思……………………………11结论……………………………………………………………11致谢……………………………………………………………11参考资料……………………………………………………11光电子线路课程设计——模拟滤波器设计(南京理工大学)摘要:本文详细介绍了一种二阶有源模拟滤波器的设计过程和调试方法。给定设计参数,依照所给的电阻电容数值,合理选取电路元件和滤波器结构,以满足设计要求。其设计过程分为三个部分,首先进行手工计算选取合适的元件值,初步满足设计要求;然后在计算机平台上利用Multisim软件进行仿真测试,获得设计电路的频响特性,并与手工计算结果进行比较,观察差异并分析原因;最后实际搭建电路,测量电路的频响特性并适当调整元件参数值,以满足设计要求,并与计算和仿真结果相比较,观察差异并分析原因。关键词:模拟滤波;二阶有源;频响特性;低通带通;仿真引言光电信号大多是微弱的电信号,而噪声信号一般都较大。同时,在信号的处理、放大、传输及光电探测器本身等各个环节中,也很容易引进干扰信号。在严重情况下,这些干扰信号会淹没有用信号,以致无法测量。在这种情况下,除了采取有效的抗干扰措施之外,采用信号滤波技术是提高信噪比(S/N)行之有效的方法。,设计一个二阶有源模拟滤波器。对于低通滤波器,要求其上限截止频率f为1kHz,且增益尽量为2倍。若是高通滤波器,则其下限截止频率f为500Hz。对于带通滤波器,要求中心频率f为1kHz,带宽△f≤50Hz,尽可能使上升沿下降沿对称,增益尽量为为2倍。电阻:475675300330430470510(Ω)(kΩ)电容:(μF)6800(pF)741集成运算放大器一片、面包板一块、导线若干仪器仪表:数字万用表一块、示波器一台、信号发生器一台、,可利用运放组成有限增益可控的有源二阶低通滤波器。。,设R1=R2=R,C1=C2=C,利用节点电流法,有:()可得其传递函数为()对比两式可得()当时,取R=330Ω,C=,可满足要求,其实际截止频率f=,取R3=R4=10kΩ,则增益H0为2倍。。。(ACAnalysis),获得其频响特性曲线如下:,已知输入电压设为5V,所以增益满足H=2倍。同时,在10/,对应的频率f=,还是存在较大偏离。从曲线可以观察到从200到1kHz之间,输出幅值有一个上升的小坡,其影响到实际的输出值。若取输出最大幅值而非100Hz处幅值,则截止频率将会更接近1kHz。另外还可观察到,当频率超过10kHz之后,滤波器阻带抑制特性将会变差。,检查无误后接通电源,集成运放采用±12V供电。调整信号发生器的输出频率,观察示波器的波形并记录输出电压。当R1=R2=330Ω时,取100Hz时电压为峰值电压,得截止频率为1300Hz,确实偏离过大,但与仿真吻合的较好。,可以适当增大R1和R2的值,来减小截止频率的值。当R=(330+27)Ω时,截止频率为1150Hz,当R=(330+56+27)Ω时,截止频率为1042Hz,误差为4%,满足设计要求。当R=413Ω,输入信号电压为3V时,改变输入信号频率,记录输出电压如下:**********信号频率(Hz)2800输出电压(V)(H