二阶有源带通滤波器原理图及设计流程

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　　本文为您带来二阶有源带通滤波器设计具体流程，带通滤波器原理图电路图含义、带通滤波器方案选择、仿真，电路性能测试，直流稳压电源设计、运放及电压跟随器选择。

　　什么是带通滤波器?

　　带通滤波器是指只允许在某一个通频带范围内的信号通过的滤波器，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制，注意：要将高通的下限截止频率设置为小于低通的上限截止频率。反之则为带阻滤波器。典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。如图2-4所示。

　　

　　(a) 带通滤波器原理框图

　　

　　图2-4 二阶带通滤波器

　　带通滤波器电路性能、参数：

　　通带增益Aup：

　　中心频率0f：

　　通带宽度B：

　　品质因素Q：

　　此电路的优点是改变R和R4的比例就可改变频宽而不影响中心频率。

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　　有源带通滤波器的设计要求指标

　　1.带宽要求：15Hz~35KHz

　　2.带外抑制比要求：>=-20dB/倍频程

　　方案的选择及流程

　　1.阶数的选择根据所需带外抑制比大于等于20dB/倍频程，我们选用了四阶带通滤波器，因为选用二阶时为：

　　选用三阶时为：

　　选用四阶时为：

　　此时可以满足要求带外抑制比≥20dB/倍频程

　　倍频程和10倍频程的选择：

　　对于滤波或运放放大倍数来讲是用dB来表示的。具体的公式是

　　A(w)=A0/(1+jw/w0),w0是滤波频率或运放的一个极点。

　　采用dB表示时是 20*log|A(w)|. A(w) 要取模，即A0/sqrt(1+w*w/(w0*w0)).

　　对于n倍频(靠近w0的频率不准确,n>0),w2=n*w1, w1>>w0.(开方中的1可忽略)则有：

　　A(w2)-A(w1) = 20*logA0-20*log(sqrt(w2*w2)/(w0*w0)) -20*logA0+20*log(sqrt(w1*w1)/(w0*w0))

　　= -10*log(w2*w2/(w1*w1) = -10*log(n*n)

　　这样对于两倍频，w2=2*w1，则此时下降是 -10*log4=-6.02dB 当w2=10*w1时 -10*log100=-20dB.

　　2.电路形式的选择由于我们所选的滤波器阶数n为偶数，所以我们选用n/2个二阶滤波器级联;

　　3.原理图仿真依原理图用MulTIsim 10.0进行仿真，使基本达标。我们用Protel99SE画出来的设计原理图：

　　

　　下面是我们的仿真结果：

　　这幅图是我们在MulTIsim 10.0进行仿真时得到的波特图，其中给定

　　R9 = R10 = 8.2K

　　R13 = R14 = 8.2K

　　R4 = R12 = 4.7K

　　其它参数值如图所示，这也是我们组前期仿真过程中遗留下来的最不可原谅并且是最最核心的问题，在后面会对它做进一步说明。

　　下面是我们的仿真结果：

　　

　　

　　

　　

　　可以看到仿真出来的带宽已经非常宽了,上限频率很高，这与我们的初始仿真结果出现了很大的偏差。(初始仿真结果为：10.225Hz～61.743KHz)。

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　　电路性能测试和改进

　　做出来的电路先出现了峰值：

　　

　　电阻出了问题，改变阻值后：

　　

　　再次改变阻值后：

　　

　　带外抑制比不够：

　　

　　

　　相关数据表

　　由此可以看出R的取值为40k或36k时，条件基本满足条件。下面所示是我在万能板上实际焊接出来的实物图：

　　

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　　电源模块：

　　直流稳压电源的工作原理

　　电源是构成一个完整功放的重要组成部分，其稳定的向外电路提供能量，保证外电路能正常的进行工作。但一般地都是从市电经变压器降压而实现的，那么如何降压，如何把交流经某些元件变成直流，并保证其能稳定的输出是必须考虑的问题。

　　做为稳压电源它是由电源变压器、整流、滤波和稳压电路等四部分组成。电源变压器是将交流电网220v的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。而脉动的直流电压含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以消除，从而得到平滑的直流电压。

　　A .变压器

　　变压器的种类有许多，单输出的双输出的，体型有大有小，输出电压、功率等依型号而定。外电路所需电压值、流过电源的电流、外电路的功率都将影响到电源输出电压的稳定性，因此输出电压、本身功率等都是必须考虑的，在本电路中我们选择双12v输出电压的变压器。

　　B .整流电路

要使交流电压变成直流电压，整流电路就是必须的。常见的整流电路有单相半波整流、单相全波整流、单相桥式整流和倍压整流电路。由于桥式整流电路输出电压高，纹波电压较小，管子所承受的最大反向电压较低，同时因电源