二阶高通滤波器的设计.doc

课程设计说明书

课程设计名称： 模拟电子技术

课程设计题目： 二阶高通滤波器的设计

学 院 名 称： 信息工程学院

专业： 电子信息科学与技术 班级：

学号： 姓名

评分： 教师：

一、 设计任务与要求..........................................................................
二、 系统组成及工作原理..................................................................
三、二阶高通滤波器压控电路的设计................................................
3. 1、参数设计..............................................................................................................
四、总原理图及元器件清单................................................................
4. 1、总原理图.............................................................................................................
4. 2、元件清单...........................................................................................................
4.3、压控电路和无限增益多路反馈电路的仿真结果及测试结果分析........
4.4 、仿真结果.....................................................
五、系统的调试..........................................
六、 结论..............................................................................................
6.1、 结论...................................................................................................................
6. 2、误差分析.......................................................
6. 3、实验总结 ............................................................................................................
七、参考文献........................................................................................

题目：二阶高通滤波器的设计

一、设计任务与要求
1．　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；
2．　截止频率fc=100Hz
3． 增益AV＝5:；
二、系统组成及工作原理
根据设计任务要求设计一个二阶高通滤波电路，频率高于100Hz的信号可以通过， 而频率低于100Hz的信号衰减。由输出量与输入量之比为传递函数
即Au(s)=Uo(s)/Ui(s)=1/(1+sRC)
则可采用压控电压源二阶高通滤波电路，或无限增益多路反馈高通滤波电路
1、方案一
采用压控电压源二阶高通滤波电路，
电路如图1所示，其传输函数为：

归一化的传输函数：
其中： ，为品质因数。
通带增益：
截止角频率：

截止频率：

品质因数：
2、方案二
采用无限增益多路反馈高通滤波电路，
电路如图2所示,该电路的传输函数为：

归一化的传输函数：
其中： ,通带增益：
截止角频率：

截止频率：
品质因数：
R3 R4 C3

R2
ui C1 C2 uo ui C1 C2
uo
R1 R2 R1

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、 焊接的选择方案
两种方案相比较，第一种方案更容易完成，并且第一种方案使用的电阻也更能更好的找到相应的电阻，因此在焊接时就能更好的焊接，这样电路板就能更美观，而且在检查也更能便于检查。
三、二阶高通滤波器压控电路的设计
图4
1、参数设计
二阶高通滤波器的参数设计
由增益Av=5，Av=1+R4/R3得，故取电阻R4为4K欧，R3为1K欧，但由于实验室没有4K电阻，因此4K由3K和1K的电阻代替。电阻R1由1K和3K代替3.985K。电阻R2为636欧，但由于实验室没有此号电阻，故由240欧和390欧的电阻代替。电容为C1等于C2且为1uf的电解电容。放大器用LM324代替。
四、总原理图及元器件清单
1、总原理图

2．元件清单
元件序号（名称）
型号
主要参数
数量
备注
电阻
1K

3个

电阻
3K

2个

电阻
240欧

1个

电解电容、2

1uf
2个

电阻
390欧

1个

芯片
LM324

1个

3.压控电路和无限增益多路反馈电路的仿真结果及测试结果分析
1）压控电路的仿真数据：

（20HZ结果示意图）

（100HZ的结果示意图）

（1000HZ的结果示意图）

2）无限增益多路反馈电路仿真结果及分析：

（20HZ的仿真结果示意图）

（100HZ仿真结果示意图）

（1000HZ仿真结果示意图）
4. 仿真结果：
电路的类型
输入的峰峰值
输入的频率
输入的有效值
输出的有效值
压控电路
100mv
20HZ
70.711mv
11.672mv
压控电路
100mv
100HZ
70.711mv
210.375mv
压控电路
100mv
1000HZ
70.711mv
337.356mv
无限增益多路馈
100mv
20HZ
70.711mv
14.155mv
无限增益多路馈
100mv
100HZ
70.711mv
250.207mv
无限增益多路馈
100mv
1000HZ
70.711mv
353.525mv

五．系统的调试
2．调试
工具：万用表、示波器，信号发生器，数字毫伏表
信号发生器的输出信号为f=1KHz,Ui=100mv的信号，在输出端测得输出电压Uo=465到785mv之间，减小频率使得f=100 Hz，则输出端Uo =310mv到335mv之间，在减小到20HZ时，输出的值大概在其输入的1/7。虽然与实际有误差，但在误差允许的范围内还是成立的，在高频时输出电压为输入电压的五倍，用示波器监测输出波形没有失真，故电路正确，调试完毕，。

六、结论
1.结论：
.在输出波形没有失真的情况下，输出的电压与输入电压的之比大概为5倍，因此在误差允许的范围内是成立，基本符合设计的要求。
2.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、 在实验过程中使用的电阻与实际所需的阻值有一定的误差。
3、在参数设计时也会引入误差。
4、在计算过程中会引入计算误差。
3.实验总结：
在这次的二阶高通滤波器的设计实验中我从中学到四点：
1.从中我更加深刻的理解了其产生的原理。
2..在本次实验室和同学互相合作完成，因此我从中知道一个项目要能够成功不是一已之力就能够完成的，必须通过互相合作。
3..在焊接的过程中，在插入元件和焊接的过程中，因为元件的细小和焊接在电路板的背面进行，因此就得非常的细心和仔细。
4.在调试的过程中我会遇到波形的失真和不稳定的情况，在老师的指导下我学会了更加独立的思考在实验中遇到的问题。
七、参考文献
1．童诗白、华成英《模拟电子技术基础》（第三版）
2．谢自美 〈〈电子线路设计、实验、测试〉〉