有源低通濾波器的設(shè)計(jì)和仿真分析

1、單位工程質(zhì)量驗(yàn)收記錄單位工程名稱(chēng)京包改左路基工程開(kāi)工日期年 月 日竣工日期年 月 日施工單位中鐵六局呼和鐵建張集線(xiàn)項(xiàng)目部第一作業(yè)隊(duì)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人項(xiàng)目質(zhì)量負(fù)責(zé)人序號(hào)項(xiàng) 目驗(yàn) 收 記 錄驗(yàn)收結(jié)論1分部工程共 5分部經(jīng)查，符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定及設(shè)計(jì)要求 5 分部2質(zhì)量控制資料核查共 11 分部經(jīng)查， 符合要求 11 項(xiàng) 不符合規(guī)范要求 0 項(xiàng)3安全和主要使用功能核查及抽查結(jié)果共核查、抽查 2 項(xiàng)符合要求 2 項(xiàng)不符合要求 0 項(xiàng)4觀感質(zhì)量驗(yàn)收共檢查 4 項(xiàng)評(píng)定為合格的 4 項(xiàng)評(píng)定為差的 項(xiàng)5綜合驗(yàn)收結(jié)論驗(yàn) 收 單 位施工單位監(jiān)理單位勘察設(shè)計(jì)單位建設(shè)單位（公章）單位負(fù)責(zé)人年 月 日（公章）總監(jiān)理工程

2、師年 月 日（公章）項(xiàng)目負(fù)責(zé)人年 月 日（公章）項(xiàng)目負(fù)責(zé)人年 月 日單位工程質(zhì)量控制資料核查記錄單位工程名稱(chēng)京包改左路基工程施 工 單 位中鐵六局呼和鐵建張集線(xiàn)項(xiàng)目部第一作業(yè)隊(duì)序號(hào)資 料 名 稱(chēng)份數(shù)核查意見(jiàn)核查人1圖紙會(huì)審、設(shè)計(jì)變更、恰商記錄12原材料出廠合格證及進(jìn)場(chǎng)檢（試）驗(yàn)報(bào)告33成品及半成品出廠合格證或試驗(yàn)報(bào)告34施工控制測(cè)量、放線(xiàn)記錄25施工記錄16隱蔽工程驗(yàn)收記錄567路基檢測(cè)、試驗(yàn)報(bào)告568沉降觀測(cè)資料19工程質(zhì)量事故及事故調(diào)查處理資料/10施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理檢查記錄111分項(xiàng)、分部工程質(zhì)量驗(yàn)收記錄112新材料、新工藝施工記錄1131415結(jié)論：施工單位負(fù)責(zé)人 總監(jiān)理工程師 年 月

3、日 年 月 日注：核查人為驗(yàn)收組的監(jiān)理單位人員。單位工程安全和功能檢查資料核查及主要功能抽查記錄單位工程京包改左路基工程施工單位中鐵六局呼和鐵建張集線(xiàn)項(xiàng)目部第一作業(yè)隊(duì)序號(hào)檢查、抽查項(xiàng)目份數(shù)檢查、抽查意見(jiàn)核查、抽查人1復(fù)合地基承載力試驗(yàn)記錄/2沉降觀測(cè)記錄13路基竣工高程、中線(xiàn)、寬度實(shí)測(cè)記錄14預(yù)應(yīng)力錨索測(cè)力記錄/5擋墻墻身無(wú)損檢測(cè)記錄/6789101112結(jié)論：施工單位項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 總監(jiān)理工程師 建設(shè)單位項(xiàng)目負(fù)責(zé)人年 月 日 年 月 日 年 月 日注：1、核查、抽查項(xiàng)目由驗(yàn)收組協(xié)商確定；2、核查、抽查人為驗(yàn)收組的監(jiān)理單位人員。路基單位工程觀感質(zhì)量檢查記錄單位工程名稱(chēng)京包改左路基工程施 工 單 位

4、中鐵六局呼和鐵建張集線(xiàn)項(xiàng)目部第一作業(yè)隊(duì)序號(hào)項(xiàng) 目 名 稱(chēng)質(zhì) 量 狀 況質(zhì) 量 評(píng) 定合 格差1路基面合 格2路堤邊坡合 格3路塹邊坡合 格4擋土墻砌筑（安裝）/5漿砌（干砌）護(hù)坡/6植物防護(hù)/7排水溝槽合 格89101112131415檢查結(jié)論：施工單位項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 總監(jiān)理工程師 建設(shè)單位項(xiàng)目負(fù)責(zé)人年 月 日 年 月 日 年 月 日注：觀感質(zhì)量評(píng)定為“差”的項(xiàng)目應(yīng)返修?；?床分部工程質(zhì)量驗(yàn)收記錄單位工程名稱(chēng)京包改左路基工程施工單位中鐵六局呼和鐵建張集線(xiàn)項(xiàng)目部第一作業(yè)隊(duì)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人項(xiàng)目質(zhì)量負(fù)責(zé)人序號(hào)分項(xiàng)工程名稱(chēng)檢驗(yàn)批數(shù)施工單位檢查評(píng)定結(jié)果監(jiān)理單位驗(yàn)收結(jié)論1基床表層5合 格2路基面7合

5、格345678910質(zhì)量控制資料安全和功能檢驗(yàn)（檢測(cè)）報(bào)告驗(yàn) 收 單 位施工單位項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 年 月 日勘察設(shè)計(jì)單位項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 年 月 日監(jiān)理單位監(jiān)理工程師 年 月 日注：1 勘察設(shè)計(jì)單位參加線(xiàn)路基樁分部工程的檢收；2 質(zhì)量控制資料核查、安全和功能抽查項(xiàng)目應(yīng)按表3.4.5-2和表3.4.5-3確定。 路 塹 分部工程質(zhì)量驗(yàn)收記錄單位工程名稱(chēng)京包改左路基工程施工單位中鐵六局呼和鐵建張集線(xiàn)項(xiàng)目部第一作業(yè)隊(duì)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人項(xiàng)目質(zhì)量負(fù)責(zé)人序號(hào)分項(xiàng)工程名稱(chēng)檢驗(yàn)批數(shù)施工單位檢查評(píng)定結(jié)果監(jiān)理單位驗(yàn)收結(jié)論1路塹開(kāi)挖7合 格2345678910質(zhì)量控制資料安全和功能檢驗(yàn)（檢測(cè)）報(bào)告驗(yàn) 收 單 位施工單位項(xiàng)

6、目負(fù)責(zé)人 年 月 日勘察設(shè)計(jì)單位項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 年 月 日監(jiān)理單位監(jiān)理工程師 年 月 日注：1 勘察設(shè)計(jì)單位參加線(xiàn)路基樁分部工程的檢收；2 質(zhì)量控制資料核查、安全和功能抽查項(xiàng)目應(yīng)按表3.4.5-2和表3.4.5-3確定。 路基排水 分部工程質(zhì)量驗(yàn)收記錄單位工程名稱(chēng)京包改左路基工程施工單位中鐵六局呼和鐵建張集線(xiàn)項(xiàng)目部第一作業(yè)隊(duì)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人項(xiàng)目質(zhì)量負(fù)責(zé)人序號(hào)分項(xiàng)工程名稱(chēng)檢驗(yàn)批數(shù)施工單位檢查評(píng)定結(jié)果監(jiān)理單位驗(yàn)收結(jié)論1地表排水溝2合 格2345678910質(zhì)量控制資料安全和功能檢驗(yàn)（檢測(cè)）報(bào)告驗(yàn) 收 單 位施工單位電路原理及設(shè)計(jì)方案年 月濾波器是一種能使有用信號(hào)通過(guò)，濾除信號(hào)中的無(wú)用頻率，即抑

7、制無(wú)用信號(hào)的電子裝置?？辈煸O(shè)計(jì)單位低通濾波器是一個(gè)通過(guò)低頻信號(hào)而衰減或抑制高頻信號(hào)的部件。理想濾波器電路的頻響在通帶內(nèi)應(yīng)具有一定幅值和線(xiàn)性相移，而在阻帶內(nèi)其幅值應(yīng)為零。但實(shí)際濾波器不能達(dá)到理想要求。為了尋找最佳的近似理想特性，本文主要著眼于幅頻響應(yīng)，而不考慮相頻響應(yīng)。一般來(lái)說(shuō)，濾波器的幅頻特性越好，其相頻特性越差，反之亦然。濾波器的階數(shù)越高，幅頻特性衰減的速率越快，但項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 年 月 日監(jiān)理單位監(jiān)理工程師 年 月 日注：1 勘察設(shè)計(jì)單位參加線(xiàn)路基樁分部工程的檢收；2 質(zhì)量控制資料核查、安全和功能抽查項(xiàng)目應(yīng)按表3.4.5-2和表3.4.5-3確定。 基床表層 分項(xiàng)工程質(zhì)量驗(yàn)收記錄，兩級(jí) RC

8、電路的移相到 - 180 º ，電路的輸出電壓與輸入電壓的相位相反，故此時(shí)通過(guò)電容 C 引到集成運(yùn)放同相端的反饋是負(fù)反饋，反饋信號(hào)將起著削弱輸入信號(hào)的作用，使電壓放大倍數(shù)減小，所以該反饋將使二階有源低通濾波器的幅頻特性高頻端迅速衰減，只允許低頻端信號(hào)通過(guò)。 巴特沃斯低通濾波器的幅頻特性為： ， n=1監(jiān)理工程師 年，. . . 分項(xiàng)工程質(zhì)量驗(yàn)收記錄 單位工程名稱(chēng)京包改左路基工程分部工程名稱(chēng)基床由(n-1/2節(jié)二階濾波器和一節(jié)一階濾波器級(jí)聯(lián)而成，因此一階濾波器和二階濾波器是高階濾波器的基礎(chǔ)。1.2 有源濾波器的設(shè)計(jì)有源濾波器的設(shè)計(jì)，就是根據(jù)所給定的指標(biāo)要求，確定濾波器的階數(shù)序號(hào)檢驗(yàn)批單

9、位施工單位檢查評(píng)定結(jié)果監(jiān)理單位驗(yàn)收結(jié)論1K488+840K489+950（2）選擇具體的電路形式。（3）根據(jù)電路的傳遞函數(shù)和歸一化濾波器傳遞函數(shù)的分母多項(xiàng)式，建立起系數(shù)的方程組。（4）解方程組求出電路中元件的具體數(shù)值。（5）安裝電路并進(jìn)行調(diào)試，使電路的性能滿(mǎn)足指標(biāo)要求。n=2。有源2階低通濾波器電路如圖圖1.1 有源低通濾波器電路圖在集成運(yùn)放輸出到集成運(yùn)放同相輸入之間引入一個(gè)負(fù)反饋，在不同的頻段，反饋的極性不相同，當(dāng)信號(hào)頻率ffc時(shí)（fc RC 電路的相移趨于-901 ） 其中Auo為通帶內(nèi)的電壓放大倍數(shù)，C為截止角頻率，Q為品質(zhì)因子。從（； （2； （ 2 3 ）1.3 設(shè)計(jì)方案單位工程名稱(chēng)

10、京包改左路基工程分部工程名稱(chēng)基床（檢驗(yàn)批數(shù)6施工單位中鐵六局呼和鐵建張集線(xiàn)項(xiàng)目部第一作業(yè)隊(duì)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人1）式中可知，當(dāng)=0時(shí)，（1）式有最大值1；=C時(shí)，（1）式等于7.707，即Au衰減了3dB； 9說(shuō)明：施工單位檢查評(píng)定結(jié)果分項(xiàng)工程技術(shù)負(fù)責(zé)人 年 月 1.5372.051結(jié)論論R3開(kāi)路6.7523.148年 月 日6.752路塹開(kāi)挖 分項(xiàng)工程質(zhì)量驗(yàn)收記錄取R1為5.4k，R3=0，R4；算出fc=3001.6Hz，符合要求。代入設(shè)計(jì)值得到的簡(jiǎn)化電路圖1.2圖1.2如果一個(gè)運(yùn)放如不能調(diào)零，大致有如下原因：（1）組件正常，接線(xiàn)有錯(cuò)誤。（2監(jiān)理工程師 組件正常，但由于它所允許的共模輸入電壓太低，可

11、能出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象，因而不能調(diào)零。為此可將電源斷開(kāi)后，再重新接通，如能恢復(fù)正常，則屬于這種情況。（4）組件正常，但電路有自激現(xiàn)象，應(yīng)進(jìn)行消振。（5）組件內(nèi)部損壞，應(yīng)更換好的集成塊。1.4 注意事項(xiàng)（1）電阻的標(biāo)稱(chēng)值應(yīng)盡可能接近設(shè)計(jì)值，這可以適當(dāng)選用幾個(gè)電阻串并聯(lián)；盡可能采用金屬膜電阻電容及容差小于10%的電容，影響濾波器性能的主要因素是 及運(yùn)放的功能。（2）在測(cè)試過(guò)程中，若某項(xiàng)指標(biāo)偏差較大，則根據(jù)設(shè)計(jì)表調(diào)整修正1.5 測(cè)試結(jié)果和幅頻圖分析測(cè)試結(jié)果顯示fc=2.1khz，不符合截止頻率為3khz的要求。經(jīng)過(guò)多次分析，認(rèn)為理論的設(shè)計(jì)的方法和實(shí)際的不符。并由檢驗(yàn)批單位/khz，Vo/V路基排水 （3）制

12、作板子過(guò)程中，為了節(jié)省材料，節(jié)約資源，盡量用最少的東西完成最佳的功能。所以板子元器件布局緊密。而提高抗干擾能力，布線(xiàn)時(shí)盡量短，少。焊盤(pán)過(guò)孔設(shè)計(jì)合理。單位工程名稱(chēng)京包改左路基工程分部工程名稱(chēng)路塹檢驗(yàn)批數(shù)6取Av=1，根據(jù)公式（23），選擇R3，R40；為了得到相對(duì)應(yīng)的電阻值，需要算出K值，用K值乘以相應(yīng)的R得到R；而K=100/(fc*C （24）注釋?zhuān)篊以u(píng)f作為單位，fc以hz為單位。K值不能太大，否則會(huì)使電阻的取值較大，從而使引入的誤差增加，通常選擇1 K10.本次課程設(shè)計(jì)我們?nèi)=1，由公式（24）及表1中Av=1得fc=3000hz，C33.33nF，C111nF。取標(biāo)準(zhǔn)值為C=33n

13、F，C1=11nF；R1=1.422*1=1.422810：由C=33.33nF，施工單位檢查評(píng)定結(jié)果RWcfc和RWcfc；可以判定原來(lái)的電路的電阻值過(guò)大。介于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)不足，調(diào)試了好久，但是還是沒(méi)有滿(mǎn)足要求。后來(lái)用兩個(gè)滑動(dòng)變阻器替換兩個(gè)電阻，逐步調(diào)試，結(jié)果當(dāng)R2=1k，R1=2.7k時(shí)滿(mǎn)足要求。即R2=1k，R1=2.7k，C=33nf，C1=10nf，做出上述的改變之后各項(xiàng)設(shè)計(jì)要求基本達(dá)標(biāo)。電路測(cè)試得到的輸出電壓和頻率Vofc關(guān)系表1：表1 0.10.40.60.810.1.21.41.61.82.02.22.4Vo110.986監(jiān)理工程師 0.946月 日0.9080.8900.8640

14、.8440.8140.79fc2.62.83.03.23.43.63.84.04.24.44.64.8Vo0.7580.7300.7080.6720.6420.6180.5860.5580.5360.5100.4920.476fc55.45.86.26.677.58.0Vo0.4440.4080.3760.3400.3120.30.2580.236它的頻率特性曲線(xiàn)為圖4.1：圖4.1 頻率特性曲線(xiàn)圖通過(guò)上圖可知，在輸入頻率為3khz之前，輸出的電壓值大于0.708V，即在低頻段時(shí)Q值大于0.707，衰減速率符合設(shè)計(jì)要求。在輸入頻率為3khz時(shí)，衰減因子Q為0.707左右。3 仿真實(shí)例我們以帶通

15、濾波器設(shè)計(jì)為例進(jìn)行說(shuō)明，并利用Pspice進(jìn)行仿真。一階濾波器電路最簡(jiǎn)單，但帶外傳輸系數(shù)衰減慢，一般在帶外衰減特性要求不高的場(chǎng)合下選用。帶通濾波器的性能指標(biāo)為高頻10kHz，低頻4kHz，可見(jiàn)其頻帶較寬，當(dāng)要求帶通濾波器的通帶較寬時(shí)，可用低通濾波器和高通濾波器混合而成，這比單純用帶同濾波器要好。無(wú)限增益多路負(fù)反饋型濾波器的特性對(duì)參數(shù)變化比較敏感，不如壓控壓源型二階濾波器。本文采用一個(gè)二階低通和一個(gè)二階高通濾波器級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)帶通濾波器設(shè)計(jì)。圖3帶通濾波器設(shè)計(jì)電路圖（1）圖3中低通濾波器的歸一化傳遞函數(shù)為通過(guò)查文獻(xiàn)知，其巴特沃斯低通濾波器傳遞函數(shù)的分母多項(xiàng)式為，對(duì)比傳遞函數(shù)分母可得。（2）低通濾波器的

16、截至角頻率 （9） （10）（3）取將其代入式（10）可求得，。（4）所以，又知可求得（5）同理可確定高通濾波器各個(gè)參數(shù)的值，最終各參數(shù)值如圖3所示。4 Pspice仿真及結(jié)果（1）進(jìn)入OrCAD/Pspice10.5仿真環(huán)境，從元件庫(kù)中調(diào)用各參數(shù)所用元器件，并設(shè)定各參數(shù)值，其最終電路如圖3所示。（2）為方便進(jìn)行說(shuō)明我們圖3所示電路進(jìn)行頻域掃描，我們選取1v的VAC作為激勵(lì)源，掃描方式為10倍頻對(duì)數(shù)（LogarithmiDecade），起始頻率為100Hz，終止頻率為100kHz，掃描結(jié)果如圖4所示（3）從圖中曲線(xiàn)可以看出，掃描值（4.1764kHz，10.0000kHz）與計(jì)算值（4kHz，

17、10K）基本吻合。圖4 AC Sweep掃描結(jié)果課設(shè)總結(jié)利用公式法設(shè)計(jì)有源二階低通濾波器，要求解多元高階方程組；若采用查表法求解電路參數(shù)，就簡(jiǎn)單得多。因此應(yīng)盡量采用查表法求解電路參數(shù)，以減少電路運(yùn)算復(fù)雜程度。雖然可能誤差很大，但是能夠帶來(lái)很大的方便。初學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)盡量能快速找到解決問(wèn)題，培養(yǎng)解決問(wèn)題的能力，積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)此次的課設(shè)，我學(xué)到了很多知識(shí)，跨越了傳統(tǒng)方式下的教與學(xué)的體制束縛，在論文的寫(xiě)作過(guò)程中，通過(guò)查資料和搜集有關(guān)的文獻(xiàn)，培養(yǎng)了自學(xué)能力和動(dòng)手能力。并且由原先的被動(dòng)的接受知識(shí)轉(zhuǎn)換為主動(dòng)的尋求知識(shí)，這可以說(shuō)是學(xué)習(xí)方法上的一個(gè)很大的突破。在以往的傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)模式下，我們可能會(huì)記住很多的書(shū)本知

18、識(shí)，但是通過(guò)課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)了如何將學(xué)到的知識(shí)轉(zhuǎn)化為自己的東西，學(xué)會(huì)了怎么更好的處理知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合的問(wèn)題。在論文的寫(xiě)作過(guò)程中也學(xué)到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先我明白了做學(xué)問(wèn)要一絲不茍，對(duì)于出現(xiàn)的任何問(wèn)題和偏差都不要輕視，要通過(guò)正確的途徑去解決，在做事情的過(guò)程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就打退堂鼓，只要堅(jiān)持下去就可以找到思路去解決問(wèn)題的。在工作中要學(xué)會(huì)與人合作的態(tài)度，認(rèn)真聽(tīng)取別人的意見(jiàn)，這樣做起事情來(lái)就可以事倍功半。在設(shè)計(jì)電路過(guò)程中，理論知識(shí)很重要，理論知識(shí)決定了設(shè)計(jì)的方法，設(shè)計(jì)電路的成敗。所以需要查找很多資料，需要足夠的耐心、細(xì)心去研究問(wèn)題，解決問(wèn)題。同時(shí)還必須有實(shí)事求是地分析問(wèn)題的態(tài)度，知道理論與實(shí)際是有一些差別的。認(rèn)清問(wèn)題是前提，分析問(wèn)題才是關(guān)鍵，只有認(rèn)真地去分析問(wèn)題才能更好的解決問(wèn)題，分析問(wèn)題時(shí)必須具備細(xì)心，耐心，恒心和毅力，同時(shí)還必須做到科學(xué)地具體地實(shí)事求是地分析問(wèn)題。在調(diào)試電路時(shí)，考慮器件的電氣性，盡量減少器件間的干擾。調(diào)試的過(guò)程中要有平和的心態(tài)，遇見(jiàn)問(wèn)題是非常正常的，要做的就是多做比較