有源带阻滤波器的设计分析

信号综设实验报告项目名称模拟滤波器的设计与测试分析所属课程信号与系统实验姓名专业班级理综一班学号指导老师一、实验目的随着微电子技术的迅速发展,通用数字信号处理芯片的性能不断提高,数字信号处理得到越来越广泛的应用,而数字滤波器是数字信号处理的一个重要应用方面,在通信系统、数字仪器仪表、语音、图像处理等方面都是必不可少的部分,所以数字滤波器的设计显得尤为重要。本次实验在软硬件常规实验的基础上，运用“信号与系统”的理论知识，设计、分析、测试基本电路系统，初步掌握综合运用理论知识、软件仿真以及硬件测试进行简单系统的设计与分析的基本方法。为学生创造应用实践的契机，培养学生的自学能力和钻研能力。二、实验选题经过综合比较本次实验完成选题二选题二模拟滤波器的设计与测试分析1、选取一个滤波器，可以是低通、高通、带通、带阻、陷波滤波器等。2、系统的软件仿真内容可选取时域、频域和S域中的部分内容或全部内容。如在时域中分别研究系统的冲激响应、阶跃响应，以及不同激励信号下的系统零状态响应；在频域中的幅频特性、相频特性等。3、对自己制作的硬件电路，完成系统特性的相关测试。如冲激响应、阶跃响应、频响曲线等。三、实验原理1、滤波器基本介绍滤波是最常用的一种信号处理技术，是抑制干扰的一种有效途径，一般用来衰减信号频谱中需要消除的部分，增强有用的部分。简单的说就是，一个原始信号通过某一装置后变为一个新信号的过程称为滤波。原始信号称为输入，新信号称为输出，该装置便称为滤波器。2、数字滤波器的原理数字滤波器是指输入、输出均为数字信号，把输入序列通过一定的运算变换成输出序列。数字滤波的核心思想是突出有效波，抑制干扰波。根据有效波和干扰波的频谱特性差异进行滤波。一般是一个线性时不变系统,可以用下图所示的框图表示在此处键入公式。3、设计原理带阻滤波器是让某一频率范围内的信号分量通过，而对该频率范围外的信号分量大大抑制的电容、电感与电阻等器件的组合装置。带阻滤波器理想幅频特性曲线如下图本实验进行有源带阻滤波器的设计与分析，原理图如下由教材中可知有源带通滤波器的传递函数为GS其222122241中R1K，C001U。故GS令则有GSJ蠅式中，即特征角频率，也是带阻滤波电路的中心角频率；1蠅010为带阻滤波电路的通带电压增益；Q05则滤波器的增益为|A|增益减小3DB时得1上式变为2|A|01蠅蠅2特征角频率100000HZ蠅01截止频率为由传递函数可知此滤波器的微分方程224即为则可根据上式仿真在时域中的冲击响应、阶跃响应，以及不同激励信号下的零状态响应。四、仿真1时域1冲激响应2阶跃响应3零状态冲激响应4零状态阶跃响应5正弦信号下的零状态响应2频域其中黄色为幅频特性，蓝色为相频特性，对应截止频率为1566KHZ与理论值相接近。3S域中波形响应利用SYSTEMVIEW中的LAPLACE变换分别得到时域内冲激函数，阶跃函数，正弦函数的响应激励为冲激函数激励为单位阶跃函数激励为频率为10幅度为1的正弦函数五、实物测量结果1、幅频特性的测量，输入峰峰值为2V的正弦波，并把输出结果记录在表FKHZ01050813950591837101161134UOPPV20000200002000017825141590946306325046130332301957AVDB0001053126541023127415592019FKHZ14141614381452151716221651170517921980UOPPV01416002000011600095001130020100348006240109202035AVDB2356403244714651449639943518301225261985FKHZ20692155247129514209600499521499UOPPV0239102780043650628809882130691585918437AVDB18451714132210056124369620150707利用MATLAB做出对应的频率幅度曲线六、测量结果分析实际测出的滤波器的截止频率为七、小结本次综合性设计性试验当中，将模电与信号与系统的内容结合起来，自己设