四階帶通濾波器

精品文檔電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓 名 指導(dǎo)教師 專業(yè)班級(jí) 學(xué) 院 提交日期 2011年11月1日目 錄第一章 設(shè)計(jì)題目1 1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)11.2 設(shè)計(jì)要求1第二章 原理分析及參數(shù)計(jì)算1 2.1 總方案設(shè)計(jì)1 2.1.1 方案框圖1 2.1.2 原理圖設(shè)計(jì)1 2.2 單元電路的設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算2 2.2.1 二階低通濾波器2 2.2.2 二階高通濾波器3 2.3 元器件選擇4第三章 電路的組裝與調(diào)試5 3.1 MultiSim電路圖5 3.2 MultiSim仿真分析5 3.1.1 四階低通濾波器5 3.1.2 四階高通濾波器5 3.1.3 總電路圖6 3.3 實(shí)際測(cè)試結(jié)果6第四章 設(shè)計(jì)總結(jié)6附 錄 附錄 元件清單 附錄 Protel原理圖 附錄 PCB圖（正面）附錄 PCB圖（反面）參 考 文 獻(xiàn)- 3 -歡迎下載。第一章 設(shè)計(jì)題目1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)采用無限增益多重反饋濾波器，設(shè)計(jì)一四階帶通濾波器，通帶增益， ，設(shè)計(jì)方案如圖1.1所示。圖1.1 四階帶通濾波器方案圖1.2 設(shè)計(jì)要求1.用Protel99 畫出原理圖，計(jì)算各元件參數(shù)，各元件參數(shù)選用標(biāo)稱值；2.用Mutisum對(duì)電路進(jìn)行仿真，給出幅頻特性的仿真結(jié)果；3.在面包板上搭接實(shí)際電路，并測(cè)試濾波器的幅頻特性；4.撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。第二章 設(shè)計(jì)方案2.1 方案設(shè)計(jì) 2.1.1方案框圖(如圖2.1.1)二階低通濾波器 二階低通濾波器 二階高通濾波器 二階高通濾波器VoVi圖2.1.1 四階帶通濾波器總框圖2.1.2原理圖設(shè)計(jì)本原理圖根據(jù)結(jié)構(gòu)框圖組成了4個(gè)二階濾波器，上面兩個(gè)分別為=2kHz，Q=0.541，A=1的低通濾波器和=2kHz，Q=1.306，A=1的低通濾波器；下面兩個(gè)分別為=1kHz，Q=0.541，A=1的高通濾波器和=1kHz，Q=1.306，A=1的高通濾波器，其中P1、P2、P3作為接線座用來接線，原理圖如圖2.1.2,具體參數(shù)計(jì)算見2.2節(jié)。圖2.1.2 四階帶通濾波器原理圖2.2單元電路的設(shè)計(jì) 2.2.1二階低通濾波器 二階無限增益多重反饋低通濾波器的電路結(jié)構(gòu)如圖2.2.1所示。該濾波器電路是有,低通級(jí)以及,積分器級(jí)組成，這兩級(jí)電路表現(xiàn)出低通特性。通過的正反饋對(duì)Q進(jìn)行控制。根據(jù)對(duì)電路的交流分析，求得傳遞函數(shù)H(s)為將上式與二階低通濾波器傳遞函數(shù)比較得 圖2.2.1 二階低通濾波器示意圖 直接采用這三個(gè)公式來計(jì)算,的值是非常困難。為了簡(jiǎn)化運(yùn)算步驟，先給確定一個(gè)合適的值，然后令=n，式中n是電容擴(kuò)展比，A為濾波器直流增益幅度?？梢詮纳鲜鋈齻€(gè)公式推得各電阻值的計(jì)算公式： 取,上式可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為 令,可得到濾波器中各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算公式為 由此可見，只要確定的值，其余的參數(shù)可隨之確定。濾波器中各項(xiàng)參數(shù)的具體計(jì)算步驟是：a) 決定的容量，再用公式計(jì)算基準(zhǔn)電阻。選取值為3300pF,則基準(zhǔn)電阻。b) 計(jì)算的電容值，。c) 計(jì)算的電阻值，。d) 計(jì)算的電阻值，。e) 計(jì)算的電阻值，。由于需要取標(biāo)稱，這里取1%精度的金屬膜電阻的標(biāo)稱值。這里取7750pF，取，取，取同理可計(jì)算當(dāng),時(shí)各項(xiàng)參數(shù),取標(biāo)稱值。,取標(biāo)稱值。,取標(biāo)稱值。,取標(biāo)稱值。2.2.2二階高通濾波器 圖2.2.2 二階高通濾波器示意圖 二階無限增益多重反饋低通濾波器的電路結(jié)構(gòu)如圖2.2.2所示。利用相同的分析方法可得到各元件參數(shù)的計(jì)算公式，取基準(zhǔn)電容，時(shí)，則基準(zhǔn)電阻。各元件的參數(shù)計(jì)算如下： 。取標(biāo)稱值。取標(biāo)稱值。則原理圖中，。同理當(dāng),時(shí)，計(jì)算的各元件參數(shù)。，取標(biāo)稱值。，取標(biāo)稱值。2.3元器件選擇電阻的選擇 這里取1%精度的金屬膜電阻的標(biāo)稱值，見附錄清單。電容的選擇 根據(jù)電阻的確定和規(guī)定的截止頻率而選擇，見附錄清單。運(yùn)放的選擇 本電路選擇了TI公司的八引腳的TL082雙運(yùn)放。TL082是低成本、高速、雙JFET輸入運(yùn)算放大器，使用于告訴積分電路、D/A轉(zhuǎn)換電路，采樣保持電路以及低輸入失調(diào)電壓、低輸入偏置失調(diào)電流、高輸入阻抗等應(yīng)用場(chǎng)合。其引腳功能：（見表2.3）表 2.3 TL082引腳功能其引腳圖如下：（見圖2.3）圖2.3 TL082引腳圖第三章 電路的組裝與調(diào)試3.1 MultiSim電路圖在MultiSim里畫出電路圖如圖3.1，分別測(cè)四階低通濾波器和四階高通濾波器輸出端和總輸出的幅頻響應(yīng)。圖3.1四階帶通濾波器 仿真電路圖3.2 MultiSim仿真分析3.2.1 四階低通濾波器通過仿真在增益下降3dB時(shí)截止頻率為1.998kHz。如圖3.2.1圖3.2.1四階低通濾波器幅頻響應(yīng)3.2.2 四階高通濾波器通過仿真在增益下降3dB時(shí)截止頻率為993.639Hz。如圖3.2.2圖3.2.2四階高通濾波器幅頻響應(yīng)3.2.3 總電路圖（見圖3.2.3）通過仿真在增益下降3dB時(shí)截止頻率分別為987.46Hz、1.994kHz。如圖3.2.3(a)(b)圖3.2.3(a) 四階帶通濾波器幅頻響應(yīng)圖3.2.3(b) 四階帶通濾波器幅頻響應(yīng)3.3實(shí)際測(cè)試結(jié)果測(cè)試是在面包板上搭好電路，示波器用的是TDS1002型號(hào)測(cè)試，輸入信號(hào)是正弦信號(hào)，數(shù)據(jù)如表3.3。fi / kHz0.100.200.400.600.800.900.101.101.201.40vo / V0.040.050.080.250.640.921.221.421.581.73fi / kHz1.601.801.902.002.102.202.402.602.802.90vo / V1.771.691.611.541.421.301.000.830.630.46表3.3 有源帶通濾波器實(shí)際測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)分析：通過數(shù)據(jù)可以看出輸出電壓存在衰減，但輸出信號(hào)大致和仿真時(shí)圖形一致。存在的誤差主要來于所使用的元件參數(shù)不是理論計(jì)算出來的值，同時(shí)也存在儀器誤差，和人為誤差。但都在誤差允許范圍內(nèi)，所以本電路是可以使用的。第四章 設(shè)計(jì)總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)由于是個(gè)人獨(dú)立選定課題，所以在此過程的開始時(shí)基本上所有人都在自己獨(dú)立思考，同時(shí)又由于設(shè)計(jì)所采用的仿真軟件Multisim和制板軟件DXP2004在此之前基本不是很熟悉，因此本次課程設(shè)計(jì)的前期多半是在摸索中前進(jìn)，當(dāng)然付出中會(huì)有收獲，本次課程設(shè)計(jì)讓我弄懂了很多以前感覺模糊的東西，增加了我的自信心，同時(shí)也加強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力，當(dāng)我看到由我自己設(shè)計(jì)的東西由想法變成實(shí)物時(shí)，我的心里充滿了成功的喜悅感。- 7 -歡迎下載。附 錄附錄 元件清單電阻個(gè)數(shù)電容(瓷片)個(gè)數(shù)電解電容個(gè)數(shù)1.24K13.3nF26.8uF23K17.5nF14.64K133nF67.87K147nF19.31K20.1uF211K119.1K12P插線座2運(yùn)放放大器個(gè)數(shù)22.1K23P插線座1TL0822附錄 Protel原理圖附錄 PCB圖（正面）附錄 PCB圖（反面）參考文獻(xiàn)1 賈立新、王涌.電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐（第二版）.清華