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1、.专业整理.前言 滤波器技术是现代技术中不可缺少的部分。滤波器已大量渗入现代技术中。很难想象一个稍微复杂的电子设备不使用这样或那样的滤波器。在现代通信和信号处理方面，电话，电报，电视，无线电等只不过是以滤波器作为它们的重要部件的一些例子而已。滤波器是用来筛选信号的 ，它可以设定一定的门限值 。比如高通滤波器,它的作用就是把低于设定值的信号虑掉 ，只让比设定值频率高的信号才可以通过 ，低通滤波器的原理与高通类似 。用处非常大,它可以处理信号,虑去无用的干扰信号，使信号满足自己的需要。目前，滤波器被广泛地用在通信、广播、雷达以及许多仪器和设备中。滤波器的应用频率范围极宽，有适用于低到零点几赫的滤波
2、器，也有高到微波波段的滤波器。根据滤波频率的中心频率和其他要求的不同，滤波器中采用各种谐振元件，电感、电容是最常用的谐振元件。随着电子技术的发展，许多电路和系统都要区分不同频率的信号，从而使滤波器的设计理论日趋完善。滤波器的种类很多，分类方法也不同。1.从功能上分；低、带、高、带阻。2.从实现方法上分:FIR、IIR3.从设计方法上来分：Chebyshev(切比雪夫）,Butterworth（巴特沃斯）4.从处理信号分：经典滤波器、现代滤波器。第一章设计内容及要求1.1 设计任务及要求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=100Hz3 增益AV5；1.1.1基本
3、要求：（1）在100HZ时的波形稳定，继续调节频率是幅值会适当的增大，当到达一定值时保持稳定。（2）调小频率到0时其幅值一直减小到0（3）设计电路所需的直流电源可用实验室电源。1.1.2 设计任务及目标： （1）根据原理图分析各单元电路的功能； （2） 熟悉电路中所用到的各集成芯片的管脚及其功能； （3） 进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求； （4） 写出完整、详细的课程设计报告。1.2.3 主要参考器件： UA741 电容 电阻 第二章系统设计方案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。 即Au(s)=Uo
4、(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。 2.1 方案一采用压控电压源二阶高通滤波电路，由直流电源供给（12V）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： 截止频率：品质因数：2.2 方案二采用无限增益多路反馈高通滤波电路，由直流电源供给（12V）。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： 截止频率： 品质因数： R1 Rf C3 R2 ui C1 C2 uo ui C1 C2 uo R4 R3 R3 R1 图2-1压控电压源二阶高通滤波器 图2-
5、2 无限增益多路负反馈二阶高通滤波器第三章参数设计 、原理图3.1 参数计算1.压控二阶高通滤波器的设计由增益Av=5，Av=1+Rf/R1,所以选R1= 10K，Rf=40K欧姆的电阻,fp=100Hz, ，则选用C=0.2uf的瓷介电容，R3为5.6K欧姆的电阻，R4为20K欧姆的电阻，集成块用UA741。2.压控二阶高通滤波器的设计由增益Av=5，所以选C1=51nF，C3=10nF的瓷介电容，由，则C2=200nF，R3=10K,R1=10K,R2=140K欧姆的电阻，集成块用UA741。3.2 总原理图 图3-1 压控电源二阶高通滤波器 图3-2 无限增益多路负反馈高通滤波器第四章焊
6、接 、 安装 、 及调试4.1 电路板的焊接和安装工具：电烙铁在已做好的电路板上涂一层助焊剂，对照原理图将元件安装在电路板上，检查元件位置是否正确。检查无误后，用电烙铁将每个元件用焊锡焊牢，保证每个元件不虚焊。在焊元件时根据不同元件耐热性能尽量减少焊接时间。焊接完毕后用万用表检查是否断路和短路。4.2 调试工具：万用表、示波器，信号发生器按电路原理图连接好直流电源（12V）、函数信号发生器、示波器。调节函数信号发生器使输出信号的幅值为100mv的正弦波（即有效值为70.7mv），打开直流电源，调节好示波器后，用万用表测输出电压的有效值，再调节函数信号发生器的频率。从100HZ起调大频率再调小到
7、0，看是否符合要求。第五章性能测试及实验结果分析5.1 性能测试与分析5.1.1输出电压的测量输入信号Ui=100 mv（有效值为70.7mv），测量有效值为72mv。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。表一 压控高通滤波器的数据记录频率f/Hz2060809095100110输出电压Uo/mv14 130214227238253287频率f/Hz2005008001K20K50K100K输出电压Uo/mv351360362364363362362表二 无限增益高通滤波器的数据记录频率f/Hz2060809095100110输出电压Uo/mv20 1262302342462
8、72296频率f/Hz2005008001K20K50K100K输出电压Uo/mv356368375373375375373图5-1 压控电压源二阶高通滤波器电路的幅频特性 图5-2 无限增益二阶高通滤波器电路的幅频特性5.2 数据处理与误差计算5.2.1 压控的数据分析在频率为高频时，U=（364+363+362+363）/4=363 mv输入电压Ui=72mv，则Av=U/Ui=363/72=5.04相对误差：s=（5.04-5）/5*100%=0.8%当fp=100Hz时，Uo理论=360*0.707=254.5实验测得Uo=253mv则相对误差为S=（253-254.5）/254.5*
9、100%=-0.6%5.2.2增益的数据分析在频率为高频时，U=（373+375+375+373）/4=374 mv输入电压Ui=72mv，则Av=U/Ui=374/72=5.2相对误差：s=（5.2-5）/5*100%=4.0%当fp=100Hz时，Uo理论=360*0.707=254.5实验测得Uo=272mv则相对误差为S=（272-254.5）/254.5*100%=6.0%5.3 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、实际所使用的电阻、电容与理论值的误差。3、函数发生器的输出误差，示波器的量化误差。4、在参数设计时也会引入误差。5、在计算过程中会引
10、入计算误差。6、焊接引起的误差。结论与心得结论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Au0.707AuP。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。心得我所做的实验相对于其他同学的实验来说，非常简单，电路也简单，焊接电路板时也比较轻松，。虽然简单，感觉自己还有很多东西要去学习，自己课本知识不是学得很好，实验缺乏理论知识，所以，
11、以后要加强理论知识的学习，并且电路焊接技术也有待加强。总之，实验已经做完了，总体还是满意的。参考文献1.童诗白、华成英. 模拟电子技术基础.高等教育出版社.20092.康华光.模拟电子技术基础 北京：高等教育出版社.2001年.3.谢自美.电子线路设计 实验 测试, 华中科技大学出版社,2005年.4.华成英.模拟电子技术基础M，北京高等教育出版社，2001.5肖景和. 电子线路设计实验测试（第三版）M.武汉：华中科技大学出出版社，2006 6沈精虎，电路设计与制板M，北京人民邮电出版社，2007附录一芯片管脚图附录二元器件清单元件序号（名称）型号主要参数数量备注集成块UA7412个8管脚插槽2个电容100nF8个10nF1个电阻10K3个20k3个140K1个6K1个附录三总设计图 .学习帮手.
