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1、 课 程 名 称 模 拟 电 子 技 术 课 程 设 计 设 计 题 目 二 阶 高 通 滤 波 器 的 设 计 专 业 名 称 自 动 化 班 级 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 年 月 日电气学院模电课程设计任 务 书设计名称： 二阶高通滤波器的设计 学生姓名： 指导教师： 起止时间：自 年 月 日起 至 年 月 日止一、课程设计目的设计一种基于模拟电子技术的容许高频信号通过、但减弱（或减少）频率低于截止频率信号通过的滤波器。二、课程设计任务和基本要求设计任务：1. 分别用压控电源和无限增益多路反馈二种方法设计电路；2. 截止频率 Fc=200Hz；3. 增益 AV=2；4. 用桥
2、式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（12V） 。基本要求：1. 能够实现设计任务的基本功能；2. 至少设计两种方法设计电路；3. 要求依据二阶高通滤波器，运用模拟电子技术的理论设计、制定实验方案，并撰写课程设计论文要求符合模板的相关要求，字数要求 3000字以上。电气学院模电课程设计指导老师评价表院（部） 年级专业 学生姓名 学生学号 题 目 二阶高通滤波器的设计、 指导老师评语指导老师签名： 年 月 日 、 成绩评定指导老师签名： 年 月 日 0课程设计报告目录第一章 方案设计与论证 .21.1 设计 ：用压控电压源设计二阶高通滤波电路 .21.2 设计二：用无限增益多路
3、反馈设计高通滤波电路 .3第二章 单元电路设计与参数计算 .32.1 方案一：压控电压源二阶高通滤波电路 .32.2 方案二、用无限增益多路反馈设计高通滤波电路 .4第三章 总原理图及元器件清单 .43.1 总原理图 .43.2 元件清单 .5第四章 安装与调试 .64.1 焊接 .64.2 调试 .6第五章 性能测试与分析 .95.1 输出电压的测量 .95.2 数据处理与误差计算 .105.3 误差分析 .10第六章 结论与心得 .11参考文献 .111第 1章 方案设计与论证二阶高通滤波器是容许高频信号通过、但减弱（或减少）频率低于截止频率信号通过的滤波器。高通滤波器有综合滤波功能，它可
4、以滤掉若干次高次谐波，并可减少滤波回路数。对于不同滤波器而言,每个频率的信号的减弱程度不同。其在音频应用中也使用低音消除滤波器或者噪声滤波器。本设计为分别使用压控电压源和无限增益多路反馈两种方法设计二阶高通滤波器。二者电路都是基于芯片 ua741 设计而成。将信号源接入电路板后，调整函数信号发生器的频率，通过观察示波器可以看到信号放大了 2 倍。现在工厂对于谐波的治理,应用最多的仍然是高压无源滤波器,高压无源滤波器有多种接线方式,其中单调谐滤波器及二阶高通滤波器使用最为广泛,无源滤波器具有结构简单、设备投资较少、运行可靠性较高、运行费用较低等优点。1.1设计一、用压控电压源设计二阶高通滤波电路
5、与 LPF 有对偶性，将 LPF 的电阻和电容互换，就可得一阶 HPF、简单二阶 HPF、压控电压源二阶 HPF 电路采用压控电压源二阶高通滤波电路。电路如图 2-1 所示，参数计算为: 通带增益： 341RAupAup 表示二阶高通滤波器的通带电压放大倍数 截止频率：品质因数：Av=1+R2/R1 2312CRfcCf20up31AQ21.2设计二、用无限增益多路反馈设计高通滤波电路其中： ,通带增益 ： scL31CAuo截止频率： 2312Rf品质因数： )(CCQ， 31Auo2312Rfc第二章 单元电路设计与参数计算2.1方案一：压控电压源二阶高通滤波电路Av=1+R2/R1=2
6、， =2002312CRfc令 R1=10k ，则 R2=10k又 fc=200hz，得出： C2=C3=0.47uf ；另取 R=R4/R5=R3/R6=2/10=1.69K32.2方案二、用无限增益多路反馈设计高通滤波电路， 31CAuo2312CRfc设 C1=0.22uf， 则 C2=0.47uf又 f=200hz得出 ：R1=3K,R2=20.0K至此得出了两种方案的参数,连接电路好即可.第三章 总原理图及元器件清单3.1 总原理图43.2 元件清单直流源元件序号（名称） 型号 主要参数 数量 备注变压器 输入 220V、输出15V，P=20W1 个 带插头D1D4 （二极管）1N4
7、007 各 1 个保险管 Ip=0.5A 1 个电解电容 C1、2 3300uf/25V 2 个电解电容 C5、6 220uf 2 个瓷介电容C3、4、7、80、22uf 4 个集成块 UA741 1 个集成稳压器 W7812、W7912输出电压12V，输出电流 1.5A各 1 个发光二极管 2 个瓷介电容 C9、10 0、1uf 2 个电阻 R1 20K 欧姆 2 个电阻 R2 1K 欧姆 2 个可调电位器 Rw 20K 2 个方案一元件序号 主要参数 数量 备注（单价）R 10k 4 0.1R 2K 2 0.1Ua741 1 1C 0.47uf 2 0.35方案二元件序号 主要参数 数量
8、备注（单价）R 20k 1 0.1R 3K 1 0.1Ua741 1 1C 0.22uf 2 0.3C 0.47uf 1 0.3第四章 安装与调试4.1 焊接 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，数字毫伏表用小螺丝刀调节电位器 R3 的电阻为 15K 欧姆，R4 的电阻为 15K 欧姆，接入 220 伏特的交流电压，信号发生器的输出信号为 f
9、=1KHz,Ui=500.3mv 的信号，在输出端测得输出电压 Uo=201、6mv，减小频率使得 f=100 Hz，则输出端 Uo =161 、2mv，与实际相差太大，则用螺丝刀微调节电位器，此时使得 Uo=141、2mv，在高频时输出电压为输入电压的两倍，用示波器监测输出波形没有失真，故电路正确，调试完毕，可以进行性能测试。二阶高通滤波器在频率响应特性与低通滤波器相似，当 Q0.707 或 Q压控电压源在频率为高频时，U=（1000.3+1000.4+1000.5）/3=1000.4 mv输入电压 Ui=500mv，则 Av=U/Ui=1000.4/500=2、01相对误差：s=（2、01
10、-2）/2*100%=0、5%当 fp=200Hz 时，Uo 理论=U*0、707=1000*0、707=707mv实验测得 Uo=706mv则相对误差为 S=（706-707）/706*100%=1.4%10无限增益多路反馈在频率为高频时，U=（1000.3+1000.4+1000.5）/3=1000.4 mv输入电压 Ui=500mv，则 Av=U/Ui=1000.4/500=2、01相对误差：s=（2、01-2）/2*100%=0、5%当 fp=200Hz 时，Uo 理论=U*0、707=1000*0、707=707mv实验测得 Uo=703mv则相对误差为 S=（703-707）/70
11、3*100%=6%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、由桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路提供所需的正负直流电不是很准，没有标准的正负 12 伏特，导致实验误差。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。第 6章 结论与心得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。11参考文献1童诗白、 童诗白、华成英 。模 拟电子技术基础，清 华大学出版社2王港元.电工电子实践指导（第二版）.江西科学技术出版社，20053毕满清.电子技术实验与课程设计.机械工业出版社4 樊昌信、曹丽娜.通信原理（第 6 版）M.北京：国防工业 出版社，20065 刘玉敏,俞重远,张建忠等.
