信号与系统课程设计课程名称：信号与系统题目名称：滤波器的设计与实现学院：电气与电子工程学院专业班级：电气工程及其自动化学号：012005018113学生姓名：谢宗喜指导教师：黄劲2007年12月20日目录一、设计要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2二、设计原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2三、设计思路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3四、设计内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3A、一阶有源滤波电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3B、二阶有源滤波电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51、二阶低通滤波电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯52、二阶高通滤波电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯63、二阶带通滤波电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8C、用仿真软件设计滤波器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯101、给定性能参数设计滤波器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10a、二阶低通滤波器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10b、二阶高通滤波器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11c、二阶带通滤波器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯122、不同阶数滤波器性能比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12D、滤波器的Matlab设计仿真⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯131、二阶低通滤波器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯132、二阶高通滤波器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14五、参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯16一、设计要求自已设计电路系统，构成低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。利用Matlab或其他仿真软件进行仿真。有源滤波器由是有源元件和无源元件(一般是R和C)共同组成的电滤波器。和无源滤波器相比，它的设计和调整过程较简便，此外还能提供增益。因此，本课程设计中选择了二阶有源滤波器作为主要研究对象。1、自行设计电路图，确定前置放大电路，有源滤波电路，功率放大电路的方案，并使用绘图软件（ElectronicsWorrkbench）画出设计电路，包括低通、高通和带通。2、所设计的滤波器不仅有滤波功能，而且能起放大作用，负载能力要强。3、根据给定要求和电路原理图计算和选取单元电路的元件参数。4、用Matlab或其他仿真软件（FilterLab）对滤波器进行仿真，记录仿真结果。二、设计原理1、电容器C具有通高频阻低频的性能。2、由源滤波器由放大电路部分和滤波电路部分组成。3、仿真软件可以将滤波器的性能直观的表现出来。4、各种滤波器的幅频特性：三、设计思路滤波器阶数越高滤波效果越好。当然，无论电感电容滤波器还是模拟滤波器，算法都会随着阶数的增加变得复杂。一阶滤波器是最简单的滤波器，也是高阶滤波器的基础。所以在设计过程中先从一阶滤波器着手考虑，将其原理应用到二阶以致多阶。实现滤波器的电路很多，在考虑二阶滤波器设计的时候，主要以压控电压源式滤波电路作为考虑，其特点是运算放大器为同相接法，滤波器的输入阻抗很高，输出阻抗很低，滤波器相当于一个电压源。其优点是：电路性能稳定，增益容易调节。用ElectronicsWorrkbench绘制电路图。使用Matlab设计仿真时，使用Butterworth函数研究。使用Matlab提供的内建函数freqz，可以求得滤波器系统的频率相应特性。1、2、3、四、设计内容A、一阶有源滤波电路（基础）如果在一阶RC低通电路的输出端，再加上一个电压跟随器，使之与负载很好隔离开来，就构成一个简单的一阶有源RC低通滤波电路，如图1所示，由于电压跟随器的输入阻抗很高，输出阻抗很低，因此，其带负载能力很强。如果希望电路不仅有滤波功能，而且能起放大作用，则只要将电路中的电压跟随器改为同相比例放大电路即可。下面介绍它的性能。a．传递函数RC低通电路的传递函数为：无源RC滤波电路同向比例放大电路一阶有源滤波电路无源RC滤波电路无源RC滤波电路同向比例放大电路二阶有源滤波电路低通滤波电路高通滤波电路同向比例放大电路带通有源滤波电路一阶低通滤波器对于电压跟随器，其通带电压增益Ao等于同相比例放大电路的电压增益AVF，即因此，可导出电路的传递函数为：（1）式中n=1/(RC)，n称为特征角频率。由于传递函数中分母为...
