文档介绍：课程设计说明书
课程设计名称: 电子技术课程设计
题目:基于EDA软件的带通滤波器
设计与仿真
学生姓名:
专业: 电气工程及其自动化
学号:
指导教师:
日期:2010年 7月 15 日
1 前言
Multisim
Multisim 是加拿大于八十年代末、九十年代初推出的用于电路仿真与设计的EDA软件,又称“虚拟电子工作台”。Multisim 是在EBA{(Electronics Workbench)的基础上发展起来的,很大程度地增强了软件的仿真测试和分析功能,大大地扩充了元件库中的仿真元件数量,是仿真设计更精确、可靠
在电子设计领域,EDA设计和仿真是一个十分重要的设计环节。众多的EDA设计和仿真软件中,Multisim 以其强大的仿真设计应用功能,在各高校电信类专业电子电路的仿真设计中得到了较广泛的应用。Multisim 及其相关库的应用对提高科研人员和学生的仿真设计能力,更新设计理念有较大的帮助。Multisim 软件最突出的特点是用户界面友好,各类器件和集成芯片丰富,尤其是其直观的虚拟仪表是Multisim的一大特色。Multisim 所包含的虚拟仪表有:示波器、万用表、函数发生器、波特图图示仪、失真度分析仪、频谱分析仪、逻辑分析仪、网络分析仪等。而通常一个普通和实验室是无法提供这些设备的。这些以其的使用使仿真分析的操作更符合平时实验的习惯。
本文以Multisim 为仿真设计平台,利用界面直观的原理图设计工具完成电路设计,应使用提供的各种仿真一起深入分析带通滤波器电路。
滤波器的基本概念
滤波器(filter),是一种用来消除干扰杂讯的器件,将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路,就是滤波器,其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。主要作用是:让有用信号尽可能无衰减的通过,对无用信号尽可能大的衰减。滤波器一般有两个端口,一个输入信号、一个输出信号。
滤波器的分类:按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种,按所采用的元器件分为无源和有源滤波器两种,按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种,按滤波器的安放位置不同,一般分为板上滤波器和面板滤波器。
滤波器的设计:
滤波器特性可以用其频率响应来描述,按其特性的不同,可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
用来说明滤波器性能的技术指标主要有:
,即工作频带的中心
,即通带内的最大衰减
对于实际滤波器而言,考虑到实际的组成元件的品质因数的取值是一有限值(因为受限于材料与工艺的水平),所以所有工程上的实用滤波器都是有损滤波器,因此对于这些滤波器还应考虑通带内的最小插入衰减。
现代滤波器设计,多是采用滤波器变换的方法加以实现。主要是通过对低通原型滤波器进行频率变换与阻抗变换,来得到新的目标滤波器。
带通滤波器的基本原理
带通滤波器(band-pass filter)是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。比如RLC振荡回路就是一个模拟带通滤波器。
一个理想的带通滤波器应该有平稳的通带(bandpass,允许通过的频带),同时限制所有通带外频率的波通过。但是实际上,没有真正意义的理想带通滤波器。真实的滤波器无法完全过滤掉所设计的通带之外的频率的波。事实上,在理想通带边界有一部分频率衰减的区域,不能完全过滤,这一曲线被称做滚降斜率(roll-off)。滚降斜率通常用dB度量来表示频率的衰减程度。一般情况下,滤波器的设计就是把这一衰减区域做的尽可能的窄,以便该滤波器能最大限度接近完美通带的设计。
滤波器的设计方法
滤波电路是频率选择电路,只允许频带内频率的信号通过,则按通带区分,滤波器又可分为低通、高通、带通、带阻和全通五种。由于高通、带通和带阻滤波器的传递函数都能经过频率变换从低通滤波器转移函数求得,所以我们把低通滤波器称为原型低通滤波器。不论涉及任何滤波器,我们都是先把该种滤波器的技术要求转变到相应的低通滤波器的技术要求,然后设计低通滤波器得到转移函数,最后再经过频率变化把低通滤波器转移函数转换到所求的滤波器的转移函数。涉及滤波器的任务是力求向理想特性逼近。接下来主要介绍两种:
(1)一阶有源滤波器:
如果在一阶RC低通电路的输出端再加上一个电压跟随器,使之与负载很好地隔离开来,就构成了一个简单的一阶有源低通滤波电路,如图(a)所示。电压跟随器的输入阻抗很高,输出阻抗很低,因此带负载能力很强。
图(a)一阶低通滤波电路
(2) 二阶压控源电压滤波器
二阶压控电压源低通滤波器是由两节