文档介绍：. 有源高通滤波器的设计摘要本设计是一个高通有源滤波器的设计方案,利用切比雪夫逼近函数,采用三个二阶萨通何凯高通滤波器级联的方法完成高阶滤波器的最终实现。设计完成后, 采用 Matlab 仿真软件和 Multisim 仿真软件对 Chebyshev 6阶有源滤波器进行了仿真分析,结果表明该电路具有较高的稳定性。关键词: 滤波器萨伦和凯高通滤波器切比雪夫逼近函数高频. 1 引言 滤波器的发展背景在现代信号处理和电子应用技术领域滤波器作为一种必不可少的组成部分处在了一个十分重要的位置,并日益显示出其巨大的应用价值。尽管它的发展历史不太久远,但其发展很迅速。早期见到的滤波器都是一些具有选频特性的电路或系统。如串联或并联谐振回路。串联谐振时,回路中的电流达到最大值,且与电压同相。而并联谐振时, 回路两端的电压达到最大值,且与电流同相。利用这一特点,可以为我们选出所需要的特定频率的信号,而不是该频率的信号将被滤除。随着邮电通讯的发展,对滤波器又提出了进一步的要求。希望滤波器的话音衰减最小,相互间的连接阻抗匹配。这一客观的要求导致了多种滤波器的设计理论。先后出现了定 K式滤波器和 M导出式滤波器。这些滤波器的设计方法可统称为经典滤波器的设计理论,其中心内容是用影像参数法来设计无源集总参数滤波器。设计出更为精密、准确的结果,还应采用可实现的转移函数来对滤波器的技术指标进行近似的理论,这就是现代滤波器设计理论。此后先后出现了巴特沃兹滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆形滤波器等。随着电子工业的发展,对滤波器的性能要求越来越高,功能也越来越多,并且要求它们向集成方向发展。我国滤波器研制和生产与上述要求相差甚远,为缩短这个差距,电子工程和科技人员负有重大的历史责任。 有源滤波器的设计意义有源滤波器的频率范围是由直流到 500KHZ ,在低频范围内已取代了传统的 LC 滤波器。特别是在很低频率下不可能实现 LC 滤波器,但有源滤波器却能给出满意的结果。⑴有源滤波器它的输入阻抗高,输出阻抗极低,因而具有良好的隔离性能, 所以各级之间均无阻抗匹配的要求。⑵易于制作截止频率或中心频率连续可调的滤波器且调整容易。⑶如果使用电位器、可变电容器,有源滤波器的频率精度易于达到 % 。⑷不用电感器, 体积小、重量轻,在低频情况下,这种优点就更极为突出。. ⑸设计有源滤波器比设计 LC 滤波器具灵活性,也可得到电压增益。但是应当注意,有源滤波器以集成运放作有源元件,所以一定要电源,输入小信号时受运放带宽有限的限制,输入大信号时受运放压摆率的限制,这就决定了有源滤波器不适用于高频范围。目前实用范围大致在 100KHZ 以内,另一方面, 在频率高于 100KHZ 时,无源滤波器的性能却比有源滤波器的好,当频率高于 10MHZ 时,无源滤波器则更显得优越。有源滤波器按通带性能分为四种类型。即低通滤波器( LPF )高通滤波器( HPF ),带通滤波器( BPF ),和带阻滤波器( BEF )。以上四种滤波器,又统称为选频滤波器。 设计简介本设计主要包括硬件电路的设计及制作电路板,实现高通滤波器的的滤波功能。设计主要完成使频率大于 1800Hz 的信号通过,阻止频率小于 1200Hz 的信号, 其过渡带为 1200Hz 到 1800Hz 。本次设计主要用 RC —运放有源滤波器实现高通滤波,利用切比雪夫逼近函数求解转移函数,实施低通—高通变换,求解二阶萨伦和凯滤波器的各电阻和电容参数,最后利用级联法将各环节进行连接,完成高通滤波器的设计。. 2 有源高通滤波器的总体设计 、处理系统中器件的尺度,使之日趋小型化、微型化。滤波器通常是信号传输、处理系统不可缺少的器件。其技术条件为: ⑴系统总增益为 1; ⑵等纹波通带边界频率为 1800Hz ,阻带边界频率为 1200Hz ; ⑶通带容许最大衰减为 1dB ,单调增阻带容许的最小衰减为 30dB 。 有源高通滤波器的总体设计方案有源高通滤波器的原理框图如图 2-1 所示。图 2-1 其中, T1 , T2 , T3 是三个二阶的萨伦和凯高通滤波器。总电路是把三个各元件参数值不同的萨伦和凯高通滤波器级联起来,并外加电源,来构成有源滤波器的电路。其单个网络电路图如图 2-2 所示。 U1 OPAMP_3T_VIRTUAL C2 C3 R4 R1图 2-2 对于上图梯形网络成为 LD1 型网络,属于双二次型有源滤波器,该高通滤波器的转移函数为: T1 T2 T3 +_ R R1 . 22 2 2 00 ( ) a s T s w s s w Q ?? ?( 2-1 ) 0w