带通滤波电路设计.doc

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(1)信号通过频率范围f在100 Hz至10 kHz之间;
(2)滤波电路在1 kHz的幅频响应必须在±1 dB范围内,而在100 Hz 至10 kHz滤波电路的幅频衰减应当在1 kHz时值的±3 dB范围内;
(3)在10 Hz时幅频衰减应为26 dB,而在100 kHz时幅频衰减应至少为16 dB。

由图(1)所示带通滤波电路的幅频响应与高通、低通滤波电路的幅频响应进行比较,不难发现低通与高通滤波电路相串联如图(2),可以构成带通滤波电路,条件是低通滤波电路的截止角频率WH大于高通电路的截止角频率WL,两者覆盖的通带就提供了一个带通响应。
图(1)
低通截止角频率
高通截止角频率
必须满足WL<WH
图(2)
电路方案的选择
。这是一个通带频率范围为100HZ-10KHZ的带通滤波电路,在通带内我们设计为单位增益。根据题意,在频率低端f=10HZ时,幅频响应至少衰减26dB。在频率高端f=100KHZ时,幅频响应要求衰减不小于16dB。因此可以选择一个二阶高通滤波电路的截止频率fH=10KHZ,一个二阶低通滤波电路的fL=100HZ,有源器件仍选择运放LF142,将这两个滤波电路串联如图所示,就构成了所要求的带通滤波电路。
由教材巴特沃斯低通、高通电路阶数n与增益的关系知Avf1=,因此,由两级串联的带通滤波电路的通带电压增益(Avf1)2=()2=,由于所需要的通带增益为0dB,因此在低通滤波器输入部分加了一个由电阻R1、R2组成的分压器。
图(3)

元件参数的选择和计算
在选用元件时,应当考虑元件参数误差对传递函数带来的影响。现规定选择电阻值的容差为1%,电容值的容差为5%。由于每一电路包含若干电阻器和两个电容器,预计实际截止频率可能存在较大的误差(也许是+10%)。。
前已指出,在运放电路中的电阻不宜选择过大或较小。一般为几千欧至几十千欧较合适。因此,选择低通级电路的电容值为1000pF,,然后由式可计算出精确的电阻值。
对于低通级由于已知c=1000pF和fh=11kHz,由式算得R3=,先选择标准电阻值R3=。由于已知C==90Hz,可求出R7=R8≈18kΩ 
考虑到已知Avf1=,同时尽量要使运放同相输入端和反相输入端对地的直流电阻基本相等,现选择R5=68k,R10=82k,由此可