1、目录摘要.1第 1 章 设计任务和指标要求.21.1 设计任务.21.2 设计指标.21.3 设计要求 .2第 2 章 总体方案 .32.1 原理框图.32.2 简要原理.3第 3 章 方案的设计.43.1 带通滤波器主体电路.43.2 带宽检测电路.5第 4 章 Multisim 仿真.74.1Multisim 仿真电路图.74.2 波形记录.7第 5 章 组装与调试.115.1 组装过程.115.2 调试过程.115.3 问题及措施.125.4 数据记录.13第 6 章 实验小结 .146.1 电路改进.146.2 实验收获与体会.14附录电路总图.15仪器元件列表.16 参考文献.171
2、摘 要对于信号的频率具有选择性的电路称为滤波电路，它的功能是使特定频率范围内的信号通过，而阻止其他频率信号通过。通常，按照滤波电路的工作频带为其命名，分为低通滤波器（LPF ） 、高通滤波器（HPF） 、带通滤波器（BPF） 、带阻滤波器（BEF） 、和全通滤波器（APF） 。设低频段的截止频率为 fp1，高频段的截止频率为 fp2，频率为 fp1到 fp2之间的信号能够通过，低于 fp1和高于 fp2的信号被衰减的滤波电路称为带通滤波器。允许通过的频段称为通带，将信号衰减到零的频段称为阻带。在带通滤波器的实际设计过程中，主要参数包括中心频率 f0、频带宽度 BW、上限截止频率 fH和下限截止
3、频率 fL。本实验中，利用模拟电子技术知识，可采用集成运算放大器，根据设计指标确定上下限频率和中心频率，设计符合一定要求的带通滤波器。配合 Multisim 计算机软件定量仿真出滤波电路的波形和相位关系，再进行成品调试组装验证，得到基本符合设计指标的带通滤波器，并用线性检波电路和发光二级管比较显示电路显示频率。为简化调试过程，运放电源采用直流稳压电源。参考信号由函数信号发生器提供。2第 1 章 设计任务和指标要求1.1 设计任务带通滤波器的设计方案有很多，本实验将采用高通滤波器和低通滤波器级联的设计方案实现一个带通滤波器，通过多级反馈，减少干扰信号对滤波器的影响。为了检测滤波电路的通带特性，设
4、计一个检测电路，通过发光二极管的亮灭检测电路的中心频率和带宽范围。1.2 设计指标1、输入信号：有效值为 1V 的电压信号；2、输出信号中心频率 f0 通过开关切换，分别为 1kHz、5kHz 和 10kHz，误差10%；3、带通滤波器带宽 BW =(f H - fL)，在增益符合要求的情况下带宽尽可能窄； 4、用 LED 发光二极管显示上、下限截止频率。1.3 设计要求1、根据电路性能指标要求设计完成电路原理图，计算元件参数，写出理论推导过程，并分析各单元电路的工作原理； 2、利用 EWB 软件进行仿真调试，包括仿真电路、各个输出测量点波形记录及定量标定，滤波电路的频率特性记录及定量标定；3
5、、记录实验结果和调试心得，判断误差原因，完成实验结果分析。3第 2 章 总体方案2.1 方案框图带通滤波器的电路原理框图如下图所示，由两部分组成。一是主电路部分即带通滤波器点路，实现信号的滤波，由高通滤波器、低通滤波器、反馈通路组成；二是贷款检测电路，检测所设计的滤波器的频带宽度，验证滤波器参数设计的准确性，由线性检波滤波电路和比较显示电路组成。2.2 简要原理1、主体电路4第 3 章 方案的设计3.1 带通滤波器主体电路该电路通过三个集成运算放大器分别对输入信号一次实现高通、带通和低通，再将高通滤波输出波形和低通滤波输出波形反馈到最初的集成运算放大器处。如下图，由于所要设计的带通滤波器中心频
6、率可调，因此，需对电路中的电阻进行合理选择。1、单元电路的设计 2、公式推算与参数的计算：在 R 与 2R 已定情况下，根据“虚短”和“虚断”的原则，可得到一下方程组:5联立上述方程，可得计算可知上、下线截止频率的理论值以及所需的电阻和电容参数取值：C1=C2=0.01uF 1）当中心频率 f0=10kHz 时，R 1=R2=1.5k，上下限频率fH=17.07kHz、f L=2.93kHz 2）当中心频率 f0=5kHz 时，R 1=R2=3k，上下限频率 fH=8.535kHz、f L =1.465kHz3）当中心频率 f0=1kHz 时，R 1=R2=15k，上下限频率fH=1.707k
7、Hz、f L=293Hz4）当中心频率 f0=500Hz 时，R 1=R2=33k，上下限频率fH=853.5Hz、f L=146.5Hz3.2 带宽检测电路带宽检测电路主要由检波电路和比较器（运算放大器实现）组成。三角检波器的输出是全波，两个波形大小与三角形的电阻选择有关，经过滤波转换成6直流电压，如下图所示，可变电阻器主要用于系数调节。带通滤波输出信号 u2和外部输入信号 ui分别经过两套相同的检波电路后与得到的直流信号进行比较，并将比较结果用发光二极管的亮灭状态显示，如下图所示。当带通滤波器主电路输入信号的频率为带通滤波器的上、下限频率时，比较器的两个输入信号大小相同，发光二极管处于亮灭之间；当信号频率处于上、下限频率之间时，发光二极管熄灭；反之，二极管点亮，通过上述检测过程，即可判断是否达到频率的上下限 fH、 fL，进而得出所设计带通滤波器的带宽BW=fH-fL。1、单元电路的设计 2、公式推算与参数的计算：带宽 BW=fH-fL7第 4 章 Multisim 仿真4.1Multisim 仿真电路图4.2 波形记录81、主体电路：2、开关闭和：3、开关断开：
