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1、 河北工程大学课程设计阐明书课题名称：巴特沃斯有源高通滤波器的设计专业名称:通信工程学生班级:X级通信X班学生姓名: XXX学生学号:指引教师： XX设计时间：月23日 第一部分：题目分析及设计思路(一)、滤波器简介滤波器是一种对信号有解决作用的器件或电路。重要作用是：让有用信号尽量无衰减的通过,对无用信号尽量大的衰减。滤波器按照所解决的信号，可以分为:模拟滤波器和数字滤波器；按照信号的频段,可以分为:低通、高通、带通和带阻滤波器四种;按照所采用的原件,也可以分为：无源滤波器和有源滤波器。用来阐明滤波器性能的技术指标重要有：中心频率0,即工作频带的中心；带宽BW；通带衰减，即通带内的最大衰减阻
2、带衰减等。（二)巴特沃斯滤波器简介巴特沃斯滤波器是电子滤波器的一种。巴特沃斯滤波器的特点是通频带的频率响应曲线最平滑。这种滤波器最先由英国工程师斯替芬巴特沃斯（Stephen Bterwrth)在9 年刊登在英国无线电工程期刊的一篇论文中提出的。一级至五级巴特沃斯低通滤波器的响应如下图所示：巴特沃斯滤波器的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零。在振幅的对数对角频率的波特图上,从某一边界角频率开始，振幅随着角频率的增长而逐渐减少,趋向负无穷大。(三)、巴特沃斯有源高通滤波器优化设计设计目的掌握滤波器的基本概念；掌握滤波器传递函数的描述措施；掌握巴特沃斯滤波
3、器的设计措施；设计一种巴特沃斯滤波器,其技术指标为:(1） 阻带截止频率： f 1kH ；(2) 通带放大倍数:u 2;（3) 品质因素：Q= ；(4） 阻带最小衰减率:-25d。设计规定:() 拟定传递函数；（2) 给出电路构造和元件参数；（运算放大器可以选择）（3)运用PSPICE软件对电路进行仿真,得到滤波器的幅频响应,与否满足设计指标;第二部分:电路原理分析及基本电路图 (一)拟定传递参数: 二阶高通滤波器的通带增益 截止频率,它是二阶高通滤波器通带与阻带的界线频率。 品质因数,它的大小影响高通滤波器在截止频率处幅频特性的形状。 (二)给出电路构造：一般来说，滤波器的技术指标往往是幅频
4、响应特性。所有的技术指标基本上都可以通过滤波器的传递函数计算得到。因此,从一定限度上讲，滤波器的设计就是寻找一种合适的传递函数,使其可以满足所规定的技术指标。选用的电阻的标称值尽量接近计算成果,按图构成二阶高通滤波器或高通滤波节。特别注意的是，增益k为靓电容的比值,因此应当把电容C1和C2的数值选成符合电容标称值的元件,否则就需要在电路中并联微调电容,这将增长调试难度。在工程设计中，高通、带通和带阻滤波器的设计一般是运用低通滤波器的原型，通过频率变换得到。这样就转变为一种低通滤波器的设计。因此,根据低通原型滤波器的技术指标，拟定阶次N,再拟定巴特沃斯低通原型的传递函数，再通过频率变换获得一般滤
5、波器的传递函数。据题意可知为二阶高通有源滤波器，由RC网络,放大器和反馈网络等构成，初步电路图如上所示。 第三部分：电路参数拟定1电阻为参数K=1时的值，单位为。2.由表得f=1KHe时,取=0.01;3.由表可知当Av=2时电容1=C0.0uF;K1时，电阻11K，Rf15,=15.915K第四本分：电路的功能或性能验证根据滤波器的基本特性所设计电路基本满足题目规定,基本没有太大的问题。具体电路图及验证成果出目前第五部分。注意问题:所选元件的标称值必须与计算成果非常接近,高阶高通滤波器规定元件比低阶要更精确些,若电路中所有电阻值乘以某一常数,同步所有电容都除以该常数，滤波器性能不会变化，这样
6、可以微选用元件的标称值带来好处。第五部分：设计成果EB建立在PICE基本上,它具有如下突出的特点: （)采用直观的图形界面创立电路:在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台,绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选用； (2）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似,可以实时显示测量成果。 （）EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析措施。（4）作为设计工具,它可以同其他流行的电路分析、设计和制板软件互换数据。 ()EWB还是一种优秀的电子技术训练工具，运用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运营状况,熟悉常用电子仪器测量措施
7、。设计电路图如下：电路在WB仿真软件下工作下的成果截图(波特图):二阶高通滤波的幅度特性曲线二阶高通滤波的相位特性曲线第六部分：总结与体会通过这次巴特沃斯滤波器优化设计,理解了滤波器的某些概念、功能和某些基本的类型，对模电知识有了进一步的理解,学习了低通原型滤波器及其传递参数、频率变换、滤波器的设计流程和巴特沃斯滤波器的设计，在对截止频率f和滤波器的阶数N求解时,运算由于太复杂。本次课程设计由于是个人独立选定课题,因此在此过程的开始时基本上所有人都在自己独立思考,同步又由于设计所采用的仿真和制板软件和在此之前基本不是很熟悉，因此本次课程设计的前期多半是在摸索中迈进，固然付出中会有收获，本次课程
8、设计让我弄懂了诸多此前感觉模糊的东西，同步也带给我成功的喜悦感,增长了我的自信心,当我看到由我自己设计的东西由想法变成实物时，我的心里布满了成功的喜悦感。回忆起本次课程设计过程中经历的种种困难,遇到不明白的问题时,与她人讨论,请教教师的过程，所有的努力都指向一种明确的目的-保证课程设计的成功,我真的很感动。本次课程设计不仅使我学会了不少东西，更让我体会到人与人之间的沟通的乐趣，感谢本次课程设计过程中予以我们悉心指引的王庆平和丽芳教师，同步也感谢班级的其她同窗,正式由于和她们一起的努力使我成功完毕了本次课程设计。第七部分:参照文献1童诗白、华成英.模拟电子技术基本.4版.北京：高等教育出版社,2 彭介华.电子技术课程设计指引.北京:高等教育出版社,19
