带通滤波器：一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带，例如在通带内没有增益或者衰减，并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。实际上，并不存在理想的带通滤波器。滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉，尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。这通常称为滤波器的滚降现象，并且使用每十倍频的衰减幅度dB来表示。通常，滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好，这样滤波器的性能就与设计更加接近。然而，随着滚降范围越来越小，通带就变得不再平坦—开始出现“波纹”。这种现象在通带的边缘处尤其明显，这种效应称为吉布斯现象。

除了电子学和信号处理领域之外，带通滤波器应用的一个例子是在大气科学领域，很常见的例子是使用带通滤波器过滤最近3到10天时间范围内的天气数据，这样在数据域中就只保留了作为扰动的气旋。

在频带较低的剪切频率f1和较高的剪切频率f2之间是共振频率，这里滤波器的增益最大，滤波器的带宽就是f2和f1之间的差值。

带通滤波器的原理

带通是让某一个范围的频率通过，滤除其余频率。如高通滤波器+低通滤波器可组成带通滤波器。它大体分为模拟带通滤波器和数字带通滤波器。

模拟带通滤波器一般是用电路元件(如电阻、电容、电感)来构成我们所需要的频率特性电路。模拟带通滤波器的原理是通过对电容、电阻和电感参数的配置，使得模拟滤波器对基波呈现很小的阻抗，而对谐波呈现很大的阻抗，这样当负载电流信号通过该模拟带通滤波器的时候就可以把基波信号提取出来。目前，有些有源滤波器利用模拟电路实现带通滤波器检测负载电流的基波分量，并且在实际中得到了应用。

但是，模拟带通滤波器也有一些自身的缺点。这是由于模拟滤波器的中心频率对电路元件(如电容，电阻，电感)的参数十分敏感，较难设计出合适的参数，而且电路元件的参数会随外界环境的干扰发生变化，这会导致中心频率的偏移，影响滤波结果的准确性。

数字带通滤波器就是用软件来实现上面的滤波过程，可以很好地克服模拟滤波器的缺点，数字带通滤波器的参数一旦确定，就不会发生变化，只要电网的波动频率在我们设计的范围之内，就可以比较好地提取出基波分量。数字滤波器根据其类型可以分为IIR型和FIR型。PIR型只有零点，不容易像IIR型那样取得比较好的通带与阻带特性.所以，在一般的设计中选用IIR型。IlR型又可以分成Butterworth型滤波器，Chebyshev I型滤波器，Chcbyshev Ⅱ型滤波器和椭圆型滤波器等。

其实通常我们说的带通滤波就是要在规定频率范围内通过，

1,高通滤波器+低通滤波器=带通滤波器

2,高阻滤波器+低阻滤波器=带通滤波器

比如:600Hz-----5KHz的带通滤波器

先做一个600Hz的高通滤波器,再做一个5KHz的低通滤波器,让通过的频率在高通滤波器中滤掉600Hz以下的频率,然后经过低通滤波器滤波器滤掉5KHz以上的频率,剩下的就是600Hz-----5KHz的频率的了。

高阻滤波器+低阻滤波器=带通滤波器"的原理同理。

一个带通滤波器是一个只有在特定频段的频率传递信号衰减这一频段以外的所有信号的同时，其目的是的电路。在一个带通滤波器的重要参数，高，低截止频率( F H 和f 升)，带宽(BW)，中心频率 f C，中心频率增益，选择性或Q基本上有两个带通滤波器，即广通带和窄的带通滤波器的类型号不幸的是，两者之间的分线没有设置。然而，一个带通滤波器的定义是很宽的带通图的优点或品质因数Q值小于10，而与Q带通滤波器> 10称为窄的带通滤波器。Q是一个选择性的措施，这意味着更高的Q值更有选择性的过滤器，或窄带宽(BW)。Q，3dB带宽，和中心频率f之间的关系 c 是由方程对于一个宽的带通滤波器的中心频率可以被定义为其中f H 和f大号分别是一个狭窄的带通滤波器，中心频率f的输出电压峰彗星Hz.In的高，低截止频率。

宽带通滤波器

形成宽的带通滤波器，可以通过简单的级联高通和低通部分，一般是简单的设计和性能的选择，尽管这种电路可实现可能的电路数。要形成一个± 20 dB / decade的带通滤波器，一阶高通和一阶低通部分级联;一个± 40 dB /十的带通滤波器，二阶高通滤波器和一个第二阶低通滤波器串联，依此类推。这意味着，带通滤波器的顺序是由高通和低通滤波器，它由秩序的约束。

± 20 dB /十宽的带通滤波器一阶高通滤波器和一阶低通滤波器组成，如图所示。(一)。其频率响应如图所示，(B) 。

狭义的带通滤波器

一个狭窄的带通滤波器，采用多重反馈描绘图。该过滤器采用只有一个运算放大器，如图所示。在迄今为止所讨论的所有过滤器相比，这种过滤器下面给出的一些独特的功能。

1、它有两条反馈路径，这是它被称为多反馈滤波器的原因。

2、该运算放大器是用来在反相模式。

一个狭窄的带通滤波器的频率响应图(二)所示。

一般来说，窄的带通滤波器是专为特定值的中心频率f c 和Q 或 F C和BW 。电路元件决心从以下几个关系。为了简化设计计算每个C 1和C 2可采取平等为C。

R 1 =Q/2Π C CA f

R 2 =Q/2Π C C(2Q 2， 一个 F )

和R 3 = Q /Π C ?

一个 F ，是在中心频率的增益，并给予一个f = R 3 / 2R 1增益然而， 一个 F 一个 F < 2 Q 2必须满足的条件 。

多反馈滤波器的中心频率 F C可以改变一个新的频率 F C“不改变，增益或带宽 。这是简单地通过改变R 2 R“ 2，所以 ，2 = R 2 [ C / F“ C ]

传统的带通滤波器设计方法中涉及了很多复杂的理论分析和计算。针对上述缺点，介绍一种使用 EDA 软件进行带通滤波器的设计方案，详细阐述了使用 FilterPro 软件进行有源带通滤波器电路的设计步骤，然后给出了在 Proteus 中对所设计的滤波器进行仿 真分析和测试的方法。测试结果表明，使用该方法设计的带通滤波器具有性能稳定。设计难度小等优点，也为滤波器的设计提供了一个新的思路。

带通滤波器是一种仅允许特定频率通过，同时对其余频率的信号进行有效抑制的电路。由于它对信号具有选择性， 故而被广泛地应用现在电子设 计中。但是， 带通滤波器的种类繁多， 各个类型的设计差异也很大， 这就导致了在传统滤波器的设计方法中不可避免地要进行大量的理论计算与分析，不但损失了宝贵的时间， 同时也提升了电路的设计门槛。为了解决上述弊端，本文介绍了一种使用FilterPro 和 Proteus 相结合的有源带通滤波器的设计方案，随着EDA 技术的不断发展，这种方法的优势也将越来越明显。

图1 使用理想运放的带通滤波器

电路原理图如图1所示。然后可在 Proteus 中搭建电路进行仿真分析， 前面已经提到， FilterPro 生成的滤波器中的运放使用的理想运放模型，所以仿真时需要先用理想运放进行分析，然后再进行替换。

图2 实际搭建的滤波器电路

设计中运放选择TI产品典型的通用双放LM358，LM358里面包括两个高增益、独立的、内部频率补偿的双运放，适用于电压范围很宽的单电源，而且也适用于双电源工作方式，特点方面具有低输入偏置电流、低输入失调电压和失调电流，它的共模输入电压范围较宽，差模输入电压范围等于电源电压范围，单电源供电电压3-32V，双电源供电±1.5-±16V，单位增益带宽为1MHz，适用于一般的带通滤波器的设计，同时具有低功耗的功能，对于设计阶数相对高一些的带通滤波器的话，可以选用TI的四运放LM324，其性能与LM358大体相同，应用起来节省空间。对于运放的要求此设计不是特别高，只要运放的频率满足低通的截止频率即可，如果精确度要求高的话那么首先运放的供电电压要足够稳定，或者选择精密运放，如TLC274A，否则通用的即可，例如推荐 TI的LM224四运放。

巴特沃斯带通滤波器幅频响应在通带中具有最平幅度特性，但是从通带到阻带衰减较慢，如果对于过渡带要求稍高，可以增加阶数来实现，否则改选用切比雪夫滤波电路。

下面讨论设计两种带通滤波器，其一为二阶低通滤波器和二阶高通滤波器组成的四阶带通滤波器，如下图：

四阶带通滤波器

参数选择与计算：

对于低通滤波器的设计，电容一般选取1000pF，对于高通滤波器的设计，电容一般选取0.1uF，然后根据公式 R=1/2Πfc计算得出与电容相组合的电阻值，即得到此图中R2、R6和R7，为了消除运放的失调电流造成的误差，尽量是运放同相输入端与反向输入端对地的直流电阻基本相等，同时巴特沃斯滤波器阶数与增益有一定的关系(见表1)，根据这两个条件可以列出两个等式：30=R4*R5/(R4+R5)，R5=R4(A- 1)，36=R8*R9/(R8+R9)，R8=R9(A-1)由此可以解出R4、R5、R8、R9，原则是根据现实情况稍调整电阻值保持在一定限度内即可，不要相差太大，注意频率不要超过运放的标定频率。

表1 巴特沃斯低通、高通电路阶数与增益的关系

其二是二阶有源带通滤波器，只用一个放大区间，如下图：

图4二阶带通滤波器

编辑点评：本文介绍的这种带通滤波器的设计方法具有很强的通用性。实践表明，该方法不但可以避免一些复杂的理论计算和分析，同时通过仿真还可以直观的检验电路的输入和输出，进而使得滤波器的性能更加的稳定。