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1、 课程设计( 论文)说明书题 目： 有源滤波器的快速设计院 （系）： 信息与通信学院 专 业： 通信工程 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 2011 年 12 月 28 日 桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 1 页 共 15 页1摘 要使用 FilterLab 软件，可以简化低通滤波器设计过程，减轻技术人员设计低通滤波器的工作量，是值得推广的好方法。本次实验设计的是巴特沃兹的 4 阶低通滤波器，截止频率为 500Khz。关键词：filterLab；巴特沃兹AbstractUse FilterLab software, can simplify the low-pass f
2、ilter design process, reduce technical personnel low-pass filter design Chopper workload, is worth the promotion of good method. The experimental design is the woz bart 4 order low-pass filter, cut-off frequency for 500 Khz.Key words: FilterLab; Butterworth 桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 2 页 共 15 页2目 录引言 31
3、 滤波器设计原理 31.1 有源低通滤波电路基本概念及其现状31.2 滤波器的分类及其优缺点31.3 有源低通滤波电路的组成和实验原理41.4 有源低通滤波器的运放52 使用 FilterLab 软件设计低通滤波器 63 总体设计 73.1 电路设计总思路73.2 仿真及幅频特性测量83.3 软件设计. 10 4 调试步骤及结果 104.1 检查连线104.2 通电检测104.3 观察调节104.4 分步调试104.5 实验结果105 设计总结 10谢辞11参考文献 12附录 13 桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 3 页 共 15 页3引言滤波器是一种能使有用频率信号通过而同时抑
4、制无用频率信号的电子装置，常用于信号 处理、数据传输和干扰抑制等方面，有源低通滤波电路由集成运放和无源元件电阻和电容构成。它的功能是允许从零到某个截止频率的信号无衰减地通过，而对其他频率的信号有抑制作用。有源低通滤波电路可以用来滤除高频干扰信号。但对于滤波器设计的综合技术，由于其网络元件参数的实际选择和调试的困难，采用普通实验设计方法不仅解决不了上述问题，还花费大量时间和设计成本，以至于设计出的产品价格昂贵，电路噪声大等质量问题也不尽人意。因此，对有源低通滤波器的设计新方法探讨，仍有积极的实际意义。随着集成运放的广泛应用,有源滤波器的应用更为广泛 ,因此有源滤波器性能的分析和电路设计就成为一个
5、核心问题 ,本文采用了先进的FilterLab 软件进行快速设计。1. 滤波器设计原理1.1 有源低通滤波电路基本概念及其现状 滤波电路的作用就是允许某段频率范围内的信号通过，而阻止或削弱其他频率范围的信号。有源滤波电路由电阻、电容和集成运算放大器组成，又称为有源滤波器。有源滤波器能 够在滤波的同时还能对信号起放大作用，这是无源滤波无法做到的。根据滤波电路通过或者 阻止信号频率范围不同，可将滤波电路分为低通、高通、带通河带阻电路。本文讨论的是有源低通滤波电路的设计与仿真研究。有源低通滤波电路能够通过低频信号，抑制或衰减高频信号。1917 年美国和德国科学家分别发明了 LC 滤波器，次年导致了美
6、国第一个多路复用系统的出现。20 世纪 50 年代无源滤波器日趋成熟。自 60 年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器发展上了一个新台阶，并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力，其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为 70 年代以后的主攻方向。导致 RC 有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展，到 70 年代后期，上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。80 年代，致力于各类新型滤波器的研究，努力提高性能并逐渐扩大应用范围。90 年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。当然，对滤波器本身的研
7、究仍在不断进行。我国广泛使用滤波器是 50 年代后期的事，当时主要用于话路滤波和报路滤波。经过半个世纪的发展，我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步伐，但由于缺少专门研制机构，集成工艺和材料工业跟不上来，使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离。我国现有滤波器的种类和所覆盖的频率已基本上满足现有各种电信设备。从整体而言，我国有源滤波器发展比无源滤波器缓慢，尚未大量生产和应用。从下面的生产应用比例可以看出我国各类滤波器的应用情况：LC 滤波器占 50%；晶体滤波器占 20%；机械滤波器占 15%；陶瓷和声表面滤波器各占 1%；其余各类滤波器共占 13%。从这些应用比例来看
8、，我国电子产品要想实现大规模集成，滤波器集成化仍然是个重要课题。随着电子工业的发展，对滤波器的性能要求越来越高，功能也越来越多，并且要求它们向集成方向发展。我国滤波器研制和生产与上述要求相差甚远，为缩短这个差距，电子工程和科技人员负有重大的历史责任。1.2 滤波器的分类及优缺点滤波器有各种不同的分类，一般有如下几种。 （1）按处理信号类型分类，可分为 桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 4 页 共 15 页4模拟滤波器和离散滤波器两大类。其中模拟滤波器又可分为有源、无源、异类三个分类；离散滤波器又可分为数字、取样模拟、混合三个分类。实际上有些滤波器很难归于哪一类，例如开关电容滤波器既可属于取样模拟滤波器，又可属于混合滤波器，还可属于有源滤波器。因此，我们不必苛求这种“精确”分类，只是让人们了解滤波器的大体类型，有个总体概念就行了。 （2）按选择物理量分类-按选择物理量分类，滤波器可分为频率选择、幅度选择、时间选择（例如 PCM 制中的话路信号）和信息选择（例如匹配滤波器）等四类滤波器。 （3）按频率通带范围分类-按频率通带范围分类，滤波器可分为低通、高通、带通、
