20 10 －20 11 学年 第 2 学期 第 1 周－ 2 周
题目 | |
内容及要求 1 分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路； 3 增益Av=5 |
进度安排 1. 布置任务、查阅资料、选择方案，领仪器设备： 2天； 2. 领元器件、焊接、制作：3天 3．调试：2天 4. 验收：0.5天 5. 提交报告：本学期3～7周 |
学生姓名： |
指导时间:第1～2周 | 指导地点：E 楼 601 室 | 手机支撑架
任务下达 | 20 11 年 2 月21 日 | 任务完成 | 2011 年3 月 2 日 |
考核方式 | 1.评阅 □√ 2.答辩 □√ 3.实际操作□√ 4.其它□√ |
指导教师 | | 系（部）主任 | |
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摘要
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限时保护
LM324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5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, 关键字：高通滤波器；二阶；有源；
目录
前言································································4
第一章 设计内容····················································5
1.1设计任务和要求··················································5
1.2设计目的························································5
第二章 滤波器的基本理论············································6
2.1滤波器的有关参数················································6
2.2有源滤波和无源滤波··············································7
干式放电线圈
2.3巴特沃斯响应····················································8
第三章 滤波系统中高通滤波器模块设计·······························11
3.1压控电压源二阶高通滤波电路·····································11
3.2无限增益多路反馈高通滤波电路···································12
第四章 二阶高通滤波器电路仿真······································13
第五章 系统调试····················································16
第六章 结论·······················································17
5.2对本设计优缺点的分析···········································17
5.1结论结论与心得·················································17附录一 LM324引脚图···············································18
附录二 元件清单····················································19
附录三 参考文献···················································20
第一章 设计内容
1.1设计任务和要求
1． 分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路；
2． 截止频率fc=100Hz
3． 增益AV＝5；
1.2设计目的
1.了解滤波器的工作特点
2．掌握电子系统的一般设计方法
3．掌握常用元器件的识别和测试
4．培养综合应用所学知识来指导实践的能力
5．熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法
6．进一步提高自己的动手实践能力
7．掌握专业课程设计报告的格式及流程
第二章 滤波器的基本理论
2.1滤波器的有关参数
实际滤波器的基本参数：理想滤波器是不存在的，在实际滤波器的幅频特性图中，通带和阻带之间应没有严格的界限。在通带和阻带之间存在一个过渡带。在过渡带内的频率成分不会被完全抑制，只会受到不同程度的衰减。当然，希望过渡带越窄越好，也就是希望对通带外的频率成分衰减得越快、越多越好。因此，在设计实际滤波器时，总是通过各种方法使其尽量逼近理想滤波器。
理想滤波器的特性只需用截止频率描述，而实际滤波器的特性曲线无明显的转折点，两截止频率之间的幅频特性也非常数，故需用更多参数来描述。
纹波幅度d：在一定频率范围内，实际滤波器的幅频特性可能呈波纹变化，其波动幅度d与幅频特性的平均值A0相比，越小越好，一般应远小于-3dB。
截止频率fc：幅频特性值等于0.707A0所对应的频率称为滤波器的截止频率。以A0为参考值，0.707A0对应于-3dB点，即相对于A0衰减3dB。若以信号的幅值平方表示信号功率，则所对应的点正好是半功率点。
带宽B和品质因数Q值:上下两截止频率之间的频率范围称为滤波器带宽，或-3dB带宽，单位为Hz。带宽决定着滤波器分离信号中相邻频率成分的能力——频率分辨力。在电工学中，通常用Q代表谐振回路的品质因数。在二阶振荡环节中，Q值相当于谐振点的幅值增益系数， Q=1/2ξ（ξ——阻尼率）。对于带通滤波器，通常把中心频率f0（ ）和带宽 B之比称为滤波器的品质因数Q。例如一个中心频率为500Hz的滤波器，若其中-3dB带宽为10Hz，则称其Q值为50。Q值越大，表明滤波器频率分辨力越高。
倍频程选择性ca3358W:在两截止频率外侧，实际滤波器有一个过渡带，这个过渡带的幅频曲线倾斜程度表明了幅频特性衰减的快慢，它决定着滤波器对带宽外频率成分衰阻的能力。通常用倍频程选择性来表征。所谓倍频程选择性，是指在上截止频率fc2与 2fc2之间，或者在下截止频率fc1与fc1/2之间幅频特性的衰减值，即频率变化一个倍频程时的衰减量或倍频程衰减量以dB/oct表示（octave，倍频程）。显然，衰减越快（即W值越大），滤波器的选择性越好。对于远离截止频率的衰减率也可用10超低碳钢倍频程衰减数表示之。即［dB／10oct］。
滤波器因数（或矩形系数）:滤波器因数是滤波器选择性的另一种表示方式 ，它是利用滤波器幅频特性的 -60dB环视制作者带宽与-3dB带宽的比值来衡量滤波器选择性，理想滤波器 =1，常用滤波器 =1－5，显然， 越接近于1，滤波器选择性越好。？
滤波器的截止频率用来说明电路频率特性指标的特殊频率。当保持电路输入信号的幅度不变，改变频率使输出信号降至最大值的0.707倍，或某一特殊额定值时该频率称为截止频率。在高频端和低频端各有一个截止频率，分别称为上截止频率和下截止频率。db的计算公式是20*log10(x),x为信号某一个频率上真正的幅值。用滤波器去测试其截止频率，保持电路输入信号的幅度不变，改变频率使输出信号降至最大值的0.707倍。所测值为其截止频率。滤波器的带宽为两个截止频率之间的频率范围又称为通频带。
2.2有源滤波和无源滤波
无源滤波器通常是用电阻，电容，电感这些无源器件构成的，无源滤波器：这种电路主要有无源元件R、L和C组成。有源滤波器：集成运放和R、C组成，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出电阻小，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。但集成运放带宽有限，所以目前的有源滤波电路的工作频率难以做得很高。而有源滤波器常包含运放等要接外部电源才能工作的器件。通常有源滤波的效果较好。
无源滤波器：集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出电阻小，构成有源滤波电
路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。但集成运放带宽有限，所以目前的有源滤波电路的工作频率难以做得很高。有源滤波自身就是谐波源。其依靠电力电子装置，在检测到系统谐波的同时产生一组和系统幅值相等，相位相反的谐波向量，这样可以抵消掉系统谐波，使其成为正弦波形。有源滤波除了滤除谐波外，同时还可以动态补偿无功功率。其优点是反映动作迅速，滤除谐波可达到95％以上，补偿无功细致。缺点为价格高，容量小。由于目前国际上大容量硅阀技术还不成熟，所以当前常见的有源滤波容量不超过600kvar。其运行可靠性也不及无源。
一般无源滤波指通过电感和电容的匹配对某次谐波并联低阻（调谐滤波）状态,给某次谐波电流构成一个低阻态通路。这样谐波电流就不会流入系统。无源滤波的优点为成本低，运行稳定，技术相对成熟，容量大。缺点为谐波滤除率一般只有80％，对基波的无功补偿也是一定的。
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