低通滤波器实验报告.docx
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低通滤波器实验报告.docx
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低通滤波器实验报告
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低通滤波器实验报告
篇一:
绝对经典的低通滤波器设计报告
经典
无源低通滤波器的设计
团队:
梦知队
团结奋进,求知创新,追求卓越,放飞梦想
队员:
日期:
20XX.12.10
目录
第一章一阶无源Rc低通滤波电路的构建....................3
1.1理论分析............................................3
1.2电路组成............................................4
1.3一阶无源Rc低通滤波电路性能测试.....................5
1.3.1正弦信号源仿真与实测...............................5
1.3.2三角信号源仿真与实测..............................10
1.3.3方波信号源仿真与实测..............................15
第二章二阶无源Lc低通滤波电路的构建...................21
2.1理论分析............................................21
2.2电路组成...........................................22
2.3二阶无源Lc带通滤波电路性能测试.....................23
2.3.1正弦信号源仿真与实测..............................23
2.3.2三角信号源仿真与实测.............................28
2.3.3方波信号源仿真与实测.............................33
第三章结论与误差分析..................................39
3.1结论...............................................39
3.2误差分析...........................................40
第一章一阶无源Rc低通滤波电路的构建
1.1理论分析
滤波器是频率选择电路,只允许输入信号中的某些频率成分通过,而阻止其他频率成分到达输出端。
也就是所有的频率成分中,只是选中的部分经过滤波器到达输出端。
低通滤波器是允许输入信号中较低频率的分量通过而阻止较高频率的分量。
图1Rc低通滤波器基本原理图
当输入是直流时,输出电压等于输入电压,因为xc无限大。
当输入
频率增加时,xc减小,也导致Vout逐渐减小,直到xc=R。
此时的频率为滤波器的特征频率fc。
解出,得:
在任何频率下,应用分压公式可得输出电压大小为:
因为在=
为:
时,xc=R,特征频率下的输出电压用分压公式可以表述
这些计算说明当xc=R时,输出为输入的70.7%。
按照定义,此时的频率称为特征频率。
1.2电路组成
图2-一阶Rc电路multisim仿真电路原理图
图3-一阶Rc实物电路原理图
电路参数:
c=1.0μFR1=50ΩR2=50ΩR3=20ΩR4=20ΩR5=20Ω
1.3一阶无源Rc滤波器电路性能测试
1.3.1正弦信号仿真与实测
对于一阶无源Rc滤波器电路,我们用100hz、1000hz、10000hz三种不同正弦频率信号检测,其仿真与实测电路图如下:
篇二:
低通滤波器的设计
沈阳航空航天大学
课程设计
(说明书)
班级/学号学生姓名指导教师
沈阳航空航天大学
课程名称电子技术综合课程设计院(系)专业班级学号姓名
课程设计题目低通滤波器的设计课程设计时间:
年月日至年月1日课程设计的内容及要求:
一、设计说明
设计一个低通滤波器。
低通滤波器在工业现场主要用于信号的滤波,提高有效信号的信噪比。
实际环境下的有效信号一般是传感器输出信号或通信传输的信号。
目前随着计算机技术的快速发展,诞生了很多方便的设计软件,例如:
TI公司的Filterpro,就是一款很好的滤波器设计软件,本次设计建议使用。
二、技术指标
1.截止频率10hz,通带增益20db;截止带增益-30db。
三、设计要求
1.设计建议采用TI公司的Filterpro滤波器设计软件。
2.输入信号为正弦波,要求通过示波器观测输入输出的相位差。
3.要求将输出正弦波整形为方波并设计电路测量输出方波信号频率。
4.可以考虑频率输出信号与频率测量电路之间增加光电隔离。
5.画出电路原理图(元器件标准化,电路图规范化)。
四、实验要求
1.根据技术指标制定实验方案。
2.部分仿真或实际验证所设计的电路。
3.进行实验数据处理和分析。
五、推荐参考资料
1.姚福安.电子电路设计与实践[m]济南:
山东科学技术出版社,20XX年2.阎石.数字电子技术基础.[m]北京:
高等教育出版社,20XX年3.刘贵栋主编.电子电路的multisim仿真实践[m].哈尔滨:
哈尔滨工业大学出版社,20XX年
4.童诗白、华成英主编.模拟电子技术基础,[m]北京:
高等教育出版社,20XX年.
六、按照要求撰写课程设计报告
指导教师年月日负责教师年月日学生签字年月日
成绩评定表
一、概述
滤波器(filter),是一种用来消除干扰的器件,它的主要作用是让有用信
号尽可能无衰减的通过,对无用信号尽可能大的衰减。
其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。
低通滤波器是一个可以通过低频信号,但是对于高频信号会产生抑制或衰减的部件。
理想滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移,而在阻带内其幅值应为零。
但是实际滤波器不能达到理想要求。
本设计为低通滤波器,其用途为接收低频信号并显示其频率。
通过采用TI公司的Filterpro滤波器设计软件,通过输入截止频率10hz,通带增益20db;截止带增益-30db后经过自动分析处理后直接算出滤波器的性能及所有滤波器原件的值得到低通滤波器电路图。
将此低通滤波器输出的正弦波信号通过施密特触发器后,得到了与输入正弦波频率相同的方波。
若想直接得到通过滤波器的信号频率,可以通过设计电路测量输出方波信号频率,进而得到输入信号的频率并通过数码管直接显示出来一目了然。
此滤波器结构简单、操作方便、浅显易懂、可以直接读取信号频率。
二、方案论证
本设计的方案为先通过采用TI公司的Filterpro滤波器设计软件设计出符合条件的低通滤波器,然后与施密特触发器相连,得到与输入正弦波频率相同的方波,最后设计一个方波频率测量电路,测量其频率就可以得到输入正弦波的频率。
系统功能框图如图1所示
图1功能框图
本设计是由TI公司的Filterpro滤波器设计软件直接设计生成的滤波器电路,Filterpro
是一款强大的滤波器设计软件,研发时间断、成本比较低、产品开发投放市场快。
与其它的类型的滤波器不同的是,它支持三种最常见的全
极点滤波器类型:
巴特沃兹(最大幅度平坦度)、切比雪夫(等纹波幅度)及贝塞尔(最大延迟时间平坦度)。
此软件是经过了一系列精确细致的运算,得到更为理想的低通滤波器,误差范围更小,产生效果更明显,更易于大家认可和接受。
利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用,可以将边沿变化缓慢的
周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。
具有科学性和正确性。
本设计可
以使用频率低于10hz的信号通过,经过多次仿真测试,此滤波器满足将输入的正弦波通过施密特触发器对信号整形为方波,然后将输出方波信号通过单稳态触发器做定时器1s后测出通过方波的周期数即为该波的频率,满足了设计要求,经过对信号进行处理后可通过数码管可直接显示出来。
三、电路设计
1、低通滤波器的设计
由TI公司的Filterpro滤波器设计软件可直接设计生成低通滤波器,将软件打开后,step1首先选择Lowpass低通滤波器,next下一步到条件设定step2,gain(Ao):
为通带增益20db,AllowablepassbandRipple(Rp):
默认为1db,stopbandFrequency(fs):
截止频率10hz,stopbandAttenuation(Asb):
截止带增益-30db。
将条件填写完整后,next下一步转到step3,FilterResponse滤波器响应方式:
gain(db),ResponseType反映类型:
butterworth。
进入下一步stept4:
FilterTopology滤波器拓扑:
multiple-Feedback多反馈,最后Finish结束后生成滤波器电路图如图2:
图2生成滤波器电路图
篇三:
有源滤波器实验报告
实验报告
课程名称:
电路分析与设计实验指导老师:
成绩:
__________________实验名称:
滤波器分析与设计实验实验类型:
电子技术型实验一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填)三、主要仪器设备(必填)四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)七、讨论、心得
一、实验目的和要求:
1.掌握有源滤波器的分析和设计方法。
2.学习有源滤波器的调试、幅频特性的测量方法。
3.了解滤波器的结构和参数对滤波器性能的影响。
4.用eDA仿真的方法来研究滤波电路,了解元件参数对滤波效果的影响二、实验内容和原理:
1.设计二阶有源多重负反馈型低通滤波器,其参数指标:
通带增益,固有频率;计算其品质因数Q和实际的截止频率;
2.对所设计的有源滤波器进行软件仿真,分析其参数指标,及其幅频/相频特性曲线;3.对步骤2设计所得的电路参数做适当调整,并重新设计和软件仿真,观察参数对品质因数Q和截止频率的影响;
4.仿照步骤1/2/3,设计并仿真二阶有源高通、带通滤波器(指标自定义)。
5.实际电路测试
6.滤波器主要性能指标
1)传递函数Av(s):
反映滤波器增益随频率的变化关系,也称为电路的频率响应、频
率特性。
2)通带增益Avp:
通频带放大倍数,为一个实数。
3)固有频率fc:
也称自然频率、特征频率,其值由电路元件的参数决定。
4)通带截止频率fp:
滤波器增益下降到其通带增益Avp的0.707倍时所对应的频率
(也称–3db频率、半功率点、上限频率(ωh、fh)或下限频率(ωL、fL)。
5)品质因数Q:
反映滤波器频率特性的一项重要指标,不同类型滤波器的定义不同。
三、主要仪器设备:
模电实验箱、函数信号发生器、示波器、稳压源四、操作方法和实验步骤:
1)在实验箱上连接所设计的电路。
2)有源滤波器的静态调零。
3)测量滤波器的通带增益Avp、通带截止频率fp。
4)测量滤波器的频率特性。
5)依次测试低通滤波器、高通滤波器,再将两者串联为带通滤波器,最后再使用单运
放直接连接为带通滤波器并测试。
五、实验数据记录与处理
1)二阶有源多重负反馈型低通滤波器:
RfV11Vpk1khz0°
图1低通滤波器电路图:
表1低通滤波器测试结果
图2低通波特图:
2)无限增益多路负反馈二阶高通滤波器电路设计图:
V21Vpk1khz0°
图3高通滤波器电路图:
表2高通滤波器测试结果
幅频特性与相频特性图:
图4高通滤波器波特图:
3)两者串联为带通滤波器:
表3带通通滤波(级联)器测试结果
图5带通滤波器(级联)波特图:
4)带通滤波器设计与仿真:
指标设定:
Avp=-1fr=3khzbw=4khz
计算并选择参数:
c=0.01uFR1=4kR2=8kR3=31k
指标理论值:
Avp=(:
低通滤波器实验报告)-1Q=0.75fr=2.99khzbw=3.98khz
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 滤波器 实验 报告