二階有源低通濾波器課程設(shè)計(jì)

1、二階有源低通濾波器2009043209 09通信2彭雄亮長(zhǎng)沙學(xué)院模電課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書目二階有源低通濾波器系（部）電子與通信工程系專業(yè)（班級(jí)）09 通信彭雄亮號(hào) 2009043209指導(dǎo)教師謝志宇張剛林王璐露高岳民 起止日期2010年11月22日一27日摘要：我課程設(shè)計(jì)的課題是二階有源低通濾波器。首先，根據(jù)老師給定的課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求，選 定一款集成運(yùn)算放大器，再根據(jù)技術(shù)要求選擇其它元器件，設(shè)計(jì)出外圍電路，并設(shè)計(jì)出整體電路的 電路圖及其各元件的參數(shù)，同時(shí)要給出其工作原理；第二步，對(duì)設(shè)計(jì)出的電路圖進(jìn)行仿真。通過(guò)仿 真軟件Multisim 對(duì)所設(shè)計(jì)的電路的進(jìn)行瞬態(tài)分析測(cè)試和交流掃描以及其它必要仿真，

2、并進(jìn)行分析， 確定電路設(shè)計(jì)的正確性和可行性；最后，第三步把仿真結(jié)果與理論指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，并對(duì)設(shè)計(jì)成果作出評(píng)價(jià).關(guān)鍵詞:濾波器、二階有源低通感量，這就必然增加電感元件的體積，重量與成本。這種矛盾在低頻時(shí)尤為突出。為了解決這 一矛盾，五十年代有人提出用由電阻、電容與晶體管組成的有源網(wǎng)絡(luò)替代電感元件，由此產(chǎn)生了用 有源元件和無(wú)源元件(一般是R和C)共同組成的電濾波器，稱為有源濾波器。六十年代末由分立元 件組成的有源濾波器得到應(yīng)用。七十年代以來(lái)，由薄膜電容、薄膜電阻和硅集成電路運(yùn)算放大器構(gòu) 成的薄膜混合集成電路提供了大量質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的小型和微型有源RC濾波器。集成電路技術(shù)的出現(xiàn)和迅速發(fā)展給有源濾波器賦予

3、巨大的生命力。集成電路有源濾波器不但從根本上克服了R、L、C無(wú)源濾波器在低頻時(shí)存在的體積和重量上的嚴(yán)重問(wèn)題，而且成本低、質(zhì)量可靠及寄生影響小。和無(wú)源濾波 器相比，它的設(shè)計(jì)和調(diào)整過(guò)程較簡(jiǎn)便，此外還能提供增益。當(dāng)然，有源濾波器也有如下缺點(diǎn)：1. 由于有源元件固有的帶寬限制，使絕大多數(shù)有源濾波器僅限于音頻范圍(f <20KHZ)內(nèi)應(yīng)用，而無(wú)源濾波器沒(méi)有這種上界頻率限制，適用的頻率范圍可高達(dá)500MHZ2 .生產(chǎn)工藝和環(huán)境變化所造成的元件偏差對(duì)有源濾波器的影響較大。3 .有源元件要消耗功率。因此在世盡管如此，在聲頻(f <4KHZ)范圍內(nèi)有源濾波器在經(jīng)濟(jì)和性能上要比無(wú)源濾波器優(yōu)越得多， 界

4、各國(guó)先進(jìn)的電話通信系統(tǒng)中得到極其廣泛的應(yīng)用。8目錄緒論實(shí)習(xí)的主要內(nèi)容設(shè)計(jì)作品名稱（或課題）3.1電路設(shè)計(jì)原理圖：.3.2真和性能測(cè)試與分析:心得體會(huì):5存在的不足及建議: 6參考文獻(xiàn):1.緒論從上世紀(jì)二十年代至六十年代，電濾波器主要由無(wú)源元件R L、C構(gòu)成，稱為無(wú)源濾波器。為了提高無(wú)源濾波器的質(zhì)量，要求所用的電感元件具有較高的品質(zhì)因數(shù)Q,但同時(shí)又要求有一定的電2實(shí)習(xí)的主要內(nèi)容09級(jí)模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書系（部）：電子與通信工程系專業(yè)：09通信 指導(dǎo)教師：謝志宇、張剛林、王璐露、高岳民課題名稱二階有源低通濾波器1、選題范圍:1.1直流穩(wěn)壓電源類:串聯(lián)穩(wěn)壓、三端穩(wěn)壓等。1.2信號(hào)源（振蕩器）類

5、:1.3放大器類（低頻、中頻、高頻、音頻、甲類、乙類、丙類等）晶體管類、集成運(yùn)算類等;1.4濾波器類（有源、無(wú)源）：高通、低通、帶通、帶阻;（對(duì)信號(hào)處理方式：調(diào)幅、調(diào)頻、鑒頻、鑒相、微分、積分、檢波等）1.5也可通過(guò)各種模擬IC的典型應(yīng)用電路設(shè)計(jì);2、設(shè)計(jì)要求:2.1設(shè)計(jì)方法、參數(shù)、計(jì)算步驟、公式和基本原理說(shuō)明;2.2電路必須通過(guò)multisim軟件仿真驗(yàn)證;2.3有相關(guān)參數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)或波形分析說(shuō)明。1、祥見(jiàn)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書2、課程設(shè)計(jì)提交的資料:2.1課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書打印稿及電子文檔;2.2設(shè)計(jì)電路仿真源文件;起止日期（或時(shí)間）設(shè)計(jì)內(nèi)容（或預(yù)期目標(biāo)）備注度安排2010年12月27日一31日祥見(jiàn)課程

6、設(shè)計(jì)指導(dǎo)書教研室意見(jiàn)年 月曰系（部）主 管領(lǐng)導(dǎo)意見(jiàn)年 月曰3設(shè)計(jì)作品名稱（或課題）二階有源低通濾波器3.1電路設(shè)計(jì)原理圖:在本次試驗(yàn)中設(shè)計(jì)一個(gè)有源低通濾波器，截止頻率f c=1kHz,通帶電壓放大倍數(shù)：Auo=2,在f = 10f c時(shí)，要求幅度衰減大于30dB。圖1 二階有源低通濾波器原理圖 （一）有源二階低通濾波電路1.壓控電壓源二階低通濾波電路 電路如圖1所示。其傳輸函數(shù)為：Au(S)R1C1Auo1C1C2R1 R21 1(1Auo sR2C2C1C2 Ri R2R2C1Q為品質(zhì)因數(shù),通帶內(nèi)的電壓放大倍數(shù):Auo1濾波器的截止角頻率:J Ri R2C1C22 fccQR1C1R2C11

7、(1 SRC為了減少輸入偏置電流及其漂移對(duì)電路的影響，應(yīng)使:R1R2R3 / R4將上述方程與Auo1聯(lián)立求解，可得:R4Af (R1R2)為了使運(yùn)放輸入端對(duì)地電阻平衡,在求解電路參數(shù)時(shí),還要外加一個(gè)等式 R1+R2=R3/R。若在給定有源二階低通濾波器的截止頻率為fc=2kHz，電壓增益為 Av=2,品質(zhì)因素為 Q=0.707的情況下，選擇集成運(yùn)放的型號(hào)為卩A741，并取電容C=0.01忻，然后將C=0.01疔，Q=0.707, Av=2, Fc=2kHz已知條件代入上述求出的性能參數(shù)方程和R1+R2=R3/R4,表達(dá)式就構(gòu)成了四元三次方程組。解該方程組得電路參數(shù)為R1=5.63KQ,R2=

8、11.25K Q R3=R4=33.76K Q, C1=C=0.01 疔3.2仿真和性能測(cè)試與分析:在Multisim9軟件下仿真的波形圖:XISave ExtTrd ' r略 Cscilloscope-ZSClJt nTmCrarr*i ACiann#) BT1 +：2.E22 ms-&97.173mV-：.M5VT2 十*13. KI msML汀兇mV-l.KflVT2T104300 1OM V3.>MV-Chan|- TirrntbassLi-DivX Wjitrpn plrrel ASM mVj'&ivChanrel ESzalE p VVDiv

9、y sositon 1。陽(yáng) EV* H-Tfigtr已瀘俸劃IF電Leve 10I VyT A：'cj AB-I AC I >0 I |DC r AC | 0 |"DC I r h佬 空空空J(rèn)竺阿乏圖2輸入輸出信號(hào)波形幅頻特性曲線：Fl»tter-KBF1XJ廠心eI 即滄止曲三Halcj&ntalI tof m IF-Comrels日三匸蘭姿I Sjim | Ser. j|WHzHzF2M1相1-20：；1圮I L&J 5 I+廠'-圖3幅頻特性曲線本次試驗(yàn)要求的截止頻率fc=1kHz，在f = 10f c時(shí)，要求幅度衰減大于30dB

10、,根據(jù)仿真的數(shù)據(jù)可知基本上符合。4心得體會(huì):這次的模擬電子基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)，我們完成了從設(shè)計(jì)到制作的完整過(guò)程，在這期間學(xué)到了很多關(guān)于模電理論和實(shí)踐方面的知識(shí)，受益匪淺。雖然遇到了很多困難，但我也深深的體會(huì)到了其中 的樂(lè)趣，它也讓我對(duì)模電的知識(shí)有了更切身的理解。我們制作的是在書上出現(xiàn)過(guò)的，但是要通過(guò)我們所學(xué)的知識(shí)完全自行思考和設(shè)計(jì)出電路。在查找了許多有關(guān)方面的資料，以及觀察分析了許多集成運(yùn)算放大器后，我們最終設(shè)計(jì)出了自己的 電路。期間我發(fā)現(xiàn)我們所學(xué)的理論與實(shí)際還是有很大的區(qū)別的，于是我們通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際，最 后我們確定了自己的合理的原理圖，進(jìn)行了分析和元件參數(shù)的一定程度的修改。之后我們又對(duì)電 路圖進(jìn)

11、行了仿真。在使用Multisim 仿真的過(guò)程中，我們第一步是繪制濾波器的原理圖，接著根據(jù)計(jì)算的結(jié)果設(shè) 置元件的各種參數(shù)，最后就要應(yīng)用Multisim 的仿真功能觀察了電路交流掃描分析等各種仿真分析, 得出了相應(yīng)的仿真圖形。通過(guò)理論與結(jié)果的比較，我們對(duì)電路元件參數(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的修改，最后,并且對(duì)其有了更深的理解得到了較為合理的原理圖。短暫幾天的課設(shè)，讓我深切的體會(huì)到模電這門課程的作用和意義 對(duì)于我們以后的實(shí)踐有著極大的作用。另外，通過(guò)這次課設(shè)讓我們進(jìn)一步的了解到了仿真軟件的 重要作用。這次課設(shè)不論是在理論知識(shí)還是在具體實(shí)踐都有了極大的提高。在以后的學(xué)習(xí)中，我們會(huì)不斷的摸索，不斷實(shí)踐，更好的利用各種手段幫助我們提高，使我們 更好的理解所學(xué)的知識(shí)，彌補(bǔ)實(shí)踐的不足，由理