湘潭大学集成电路课程设计题目：带通滤波器学院：材料与光电物理学院专业：微电子学号：***********名：***指导教师：唐明华教授提交日期：2012年9月目录摘要 (1)Abstract (2)1 引言 (3)2滤波器的分类 (5)3 级联实现带通滤波器原理 (6)4压控电压源二阶有源带通滤波器设计、仿真和测试 (7)4.1 压控电压源二阶有源带通滤波器理论概述 (7)4.2 压控电压源二阶带通滤波器电路模型 (7)4.3 压控电压源二阶带通滤波器电路特点 (8)4.4 设计要求 (8)4.5 设计步骤 (8)4.5.1元器件的选择与LM324介绍 (8)4.5.2multisim仿真 (14)4.6 元器件的调整 (16)4.7 利用protel 99SE进行电路板的制作 (16)4.8 电路板的测试 (18)4.9 小结 (18)5结束语 (19)参考文献 (20)致谢 (21)带通滤波器摘要：近年来，各种基于电力电子技术的非线性装置在电力系统中的应用日益广泛，使得谐波危害日益严重。
为了保证电力系统的安全运行，必须对谐波污染进行治理，以改善电能质量。
就当前的工业现实而言，抑制谐波的基本手段是装各类滤波补偿装置。
无源滤波器的结构简单，经济性好，但易受电网阻抗和运行状态影响与系统发生谐振，且仅能补偿固定频率的谐波。
而有源滤波器则可以解决这些问题，并且可以自动跟踪补偿变化的谐波，具有高度可控性，因而具有极高的发展前景。
本文的主要内容有：1. 压控电压源二阶有源带通滤波器理论，包括其数学模型和典型参数[1]；2. 介绍集成运放LM324的结构、引脚及性能参数；3. 软件protel 99SE[2]和multisim 10的简要介绍；4.设计、仿真、制作一个二阶压控电压源滤波器，并对其进行测试[3]。
关键词：带通滤波器；中心频率；通频带带宽；multisim 9；protel 99SE；仿真Band-pass FilterAbstract：In recent years, various based on power electronic technology of nonlinear device in power system are applied widely, making the increasingly serious harmonic harm. In order to ensure the safe operation of the power system harmonic pollution, it is necessary to undertake administrative, in order to improve the quality of power.Of the current industrial real character, restrain harmonics of the basic means is packed all kinds of filter compensation devices. Passive filter structure is simple, economical, but vulnerable network impedance and running state affecting and system in resonance, and only can compensate fixed frequency harmonics. And active filter may solve these problems, and can be used to monitor the changes of harmonic compensation, highly controlled, thus has the high development prospects.The main content of this article are:1. The voltage controlled voltage source second-order active band-pass filterstheory, including its mathematical model and the typical parameters[1];2. Introduce the structure, pins and performance parameters of integrated op-amp LM324 ;3. Software protel 99[2] and multisim brief introduction;4. Design, make a second order voltage controlled voltage source filter, andcarries on the test[3];Key words: band-pass filter;Center frequency;Bandpass bandwidth；multisim 9；protel 99SE；simulate1 引言1.1 滤波器作用测量和分析工程信号时，往往只需对特定频率或者特定频率范围的信号进行测量和分析，但在实际工程信号中，往往包含各种各样的干扰信号或者说是人们不感兴趣的信号。
为了消除这些信号所产生的不良影响，人们最先想到的就是利用一个理想的带通滤波器，将这些干扰信号全部剔除。
但理想带通滤波器仅在理论上存在，实际设计和应用的带通滤波器只能尽可能地逼近理想的带通滤波器。
1.2 软件protel 99SE和multisim 10的简要介绍Protel 99SE概述：Protel 99SE是ProklTechnology公司开发的基于Windows环境下的电路板设计软件。
该软件功能强大，人机界面友好，易学易用，仍然是大中专院校电学专业必学课程，同时也是业界人士首选的电路板设计工具。
Protel 99SE由两大部分组成：电路原理图设计（Advanced Schematic）和多层印刷电路板设计（Advanced PCB）。
其中Advanced Schematic由两部分组成：电路图编辑器（Schematic）和元件库编辑器（Schematic Library）[2]。
Protel99 SE共分5个模块,分别是原理图设计、PCB设计（包含信号完整性分析）、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计。
以下介绍一些Protel99 SE的部分最新功能：◆可生成30多种格式的电气连接网络表◆强大的全局编辑功能◆在原理图中选择一级器件,PCB中同样的器件也将被选中◆同时运行原理图和PCB,在打开的原理图和PCB图间允许双向交叉查找元器件、引脚、网络◆既可以进行正向注释元器件标号（由原理图到PCB）,也可以进行反向注释（由PCB到原理图）,以保持电气原理图和PCB在设计上的一致性◆满足国际化设计要求（包括国标标题栏输出,GB4728国标库）,方便易用的数模混合仿真(兼容SPICE 3f5)◆支持用CUPL语言和原理图设计PLD,生成标准的JED下载文件,PCB可设计32个信号层,16个电源-地层和16个机加工层◆强大的“规则驱动”设计环境,符合在线的和批处理的设计规则检查◆智能覆铜功能,覆铀可以自动重铺◆提供大量的工业化标准电路板做为设计模版◆放置汉字功能◆可以输入和输出DXF、DWG格式文件,实现和AutoCAD等软件的数据交换◆智能封装导航（对于建立复杂的PGA、BGA封装很有用）◆方便的打印预览功能,不用修改PCB文件就可以直接控制打印结果◆独特的3D显示可以在制板之前看到装配事物的效果◆强大的CAM处理使您轻松实现输出光绘文件、材料清单、钻孔文件、贴片机文件、测试点报告等◆经过充分验证的传输线特性和仿真精确计算的算法,信号完整性分析直接从PCB启动◆反射和串扰仿真的波形显示结果与便利的测量工具相结合◆专家导航帮您解决信号完整性问题multisim 10概述：◆通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路◆通过交互式SPICE仿真, 迅速了解电路行为◆借助高级电路分析, 理解基本设计特征◆通过一个工具链, 无缝地集成电路设计和虚拟测试◆通过改进、整合设计流程, 减少建模错误并缩短上市时间NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。
凭借NI Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。
借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。
与NI LabVIEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。
2 滤波器分类滤波器在电子电路中是一种对干扰信号或是无用的信号进行滤除的一种装置，包括电抗性元件L、C构成的无源滤波器、由集成运算放大器组成的有源滤波放大器，以及三极管滤波器等。
滤波器分类:按滤波器的组成元件的不同可以分为无源滤波器和有源滤波器。
按照滤波器的频率特性不同，滤波器通常可以分为四类：低通滤波器、高通滤波器、带阻滤波器、带通滤波器。
低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。
高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。
带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。
带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。
两类响应巴特沃斯响应（最平坦响应）巴特沃斯响应能够最大化滤波器的通带平坦度。
该响应非常平坦，非常接近DC信号，然后慢慢衰减至截止频率点为-3dB，最终逼近-20ndB/decade的衰减率，其中n为滤波器的阶数。
巴特沃斯滤波器特别适用于低频应用，其对于维护增益的平坦性来说非常重要。
切贝雪夫响应在一些应用当中，最为重要的因素是滤波器截断不必要信号的速度。
如果你可以接受通带具有一些纹波，就可以得到比巴特沃斯滤波器更快速的衰减。
方案选择：带通滤波器设计有几种方案，方案一为低通滤波器和高通滤波器级联，运用两个运放，四阶滤波，对应的幅频响应为-40 dB/十倍频；方案二为直接用一个运放实现带通，二阶滤波，对应的幅频响应为-20 dB/十倍频。
虽然方案一更精确，但这里由于元器件的限制，为方便起见，简要介绍下方案一的原理，实际操作按方案二进行。
ϕωωοj j i V e A U U A -==3 级联实现带通滤波器的原理带通滤波器是由高通RC 环节和低通RC 环节组成。