有源高通滤波器地设计.doc
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1、有源高通滤波器的设计 滤波器简介与其原理滤波器是减少或消除谐波对电力系统影响的电气部件,广泛应用于电力系统、通信发射机与接收机等电子设备中,它能减弱或消除谐波的危害,对无用信号尽可能大的衰减,让有用信号尽可能无衰减的通过,从而纠正信号波形畸变。所以,无论信号的获取、传输,还是信号的处理和交换都离不开滤波技术。滤波器是一个二端口网络,实现对输入信号的某些频率选择性通过的功能,而使其它频率的信号受到衰减或抑制。实现这些功能的网络是振荡回路,即由RLC元件或RC元件构成的滤波器,也可以是由RC元件和有源器件构成的有源滤波器。然后通过有源器件集成运放放大,实现滤波放大功能。1 设计方案根本原理:根据滤
2、波器根本原理的介绍,可得出根本框图,如图1所示:输入信号滤波电路集成运放反应电路输出信号图1有源高通滤波器的原理图L时,幅值衰减大于50dB。由于在高通滤波器中,当角频率小于截止角频率即wwc时,传递函数随W增加以nL,幅值衰减80dB。2 单元电路的设计计算 第二局部 第一局部图2四阶高通滤波电路示意图 该四阶高通滤波电路由两局部结构相似的二阶滤波电路共同构成如上图2所示。有源高通滤波器要求通带电压放大增益|Av|=5,由 Av=A1*A2 式1可以将一二局部的电压增益分别设定为A1=2.5,A2=2,以满足总的通带电压放大增益|Av|=5。2. 核心元件选择指导教师建议使用的两种运算放大器
3、为LM741型和 LM353型,从中任选一种,选取了LM741型仿真中实际为LM741J。3. 电路元件选择由所学知识可知,电容C的容量宜在微法数量级以下,电阻器的阻值一般应在几百千欧以内,现选择C11=C12=C21=C22=C=270nF,根据 R=1/(2fcC) (式2) 并将fc=100Hz ,C=270nF带入,求得 R11=R12=R21=R22=R,选择标准电阻,这与计算值有一点误差,可能会导致实际的截止频率比额定值有所降低。在选择R5,R6,RF1,和RF2时,为了减少偏置电流的影响,应尽可能使加到运放同相端对地的直流电阻与加到反相端对地直流电阻根本一样。现选择RF1,,RF
4、2,由于我们需要达到A1=2.5,A2=2的设计要求,故根据 A1=1+ RF1/R5 ,A2=1+ RF2/R6 (式3)可以得到 R5 , R64. 参数复核将以上设定与所求得各参数:C11=C12=C21=C22=C=270nF,R11=R12=R21=R22=R,R5 , R6反代回电路中,结合式2(式3)可以计算出 第一局部的电压增益A1=2.5,第一局部的电压增益,A2= 2,再结合 式1,可以求得 Av =A1*A22=5,满足有源高通滤波器要求通带电压放大增益|Av|=5的要求,且为四阶电路,理论上当f=L,L时,幅值衰减大于50dB的设计要求。通过以上复核过程,可知该四阶高通
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