大連海事大學(xué)低頻電子線路課程設(shè)計(jì)——有源帶阻濾波器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、 有源帶阻濾波器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容摘要： 本有源帶阻濾波器主要通過(guò)電阻電容組成的外圍網(wǎng)絡(luò)和LM324芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)功能。通過(guò)電容電阻的諧振作用實(shí)現(xiàn)帯阻的功能，通過(guò)LM324芯片實(shí)現(xiàn)放大信號(hào)的作用。通過(guò)調(diào)節(jié)電容電阻值改變?cè)鲆嬷行念l率和帶寬。本次試驗(yàn)先由Multimism軟件仿真，再用面包板接實(shí)際電路。設(shè)計(jì)任務(wù)：采用通用運(yùn)放LM324設(shè)計(jì)一個(gè)有源帶阻濾波器電路。技術(shù)指標(biāo)：通帶電壓增益：1.0輸入信號(hào)頻率范圍：0100KHz中心頻率：2KHz帶阻寬度:1.62.4KHz輸入信號(hào)電壓：UI 100mV電源電壓：12V內(nèi)任選。設(shè)計(jì)要求1. 熟悉電路的工作原理。2. 根據(jù)技術(shù)指標(biāo)通過(guò)分析計(jì)算確定電路形式和參數(shù)元

2、件。3. 畫(huà)出電路原理圖。（元器件標(biāo)準(zhǔn)化，電路圖規(guī)范化）4. 計(jì)算機(jī)仿真。實(shí)驗(yàn)步驟：(1).工作原理：帶阻濾波器即不允許某一頻率帶范圍內(nèi)的信號(hào)通過(guò)，而允許其他頻率的信號(hào)通過(guò)的濾波器。如要制作一個(gè)帶阻濾波器，只需將一個(gè)低通濾波器和一個(gè)高通濾波器并聯(lián)起來(lái)，再加上一個(gè)求和電路，并使低通濾波器的截止頻率H低于高通濾波器的截止頻率L。H和L之間的頻帶即為帶阻濾波器的阻帶。方框圖如下圖：低通濾波器求和電路高通濾波器 輸入信號(hào) Ui基本高通濾波器：截止頻率：f=1/2*R*C (右圖)基本低通濾波器：截止頻率：f=1/2*R*C （左圖）(2). 參數(shù)計(jì)算：1.通帶增益 2.中心頻率 3.帶阻寬度B2（2A

3、up）f04.選擇性5.傳輸函數(shù)6.其中，通帶電壓放大倍數(shù)： 7.阻帶中心處的角頻率： 8.品質(zhì)因數(shù)：將技術(shù)指標(biāo)帶入上述公式，取R1=2k,R2=61K，R3=1K,R4=20，R5=2.3K，C1=6.8nF,C2=6.8Nf,C3=13.6nF。(3).計(jì)算機(jī)仿真： 線路圖如圖： 仿真波特圖：由電路圖，波特圖可以看出，各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求。中心頻率1.991KHz，當(dāng)衰減3dB時(shí)，上下限頻率分別為1.633KHz,2.43kHz，阻帶寬度，中心頻率，通頻帶電壓增益在誤差范圍內(nèi)，符合技術(shù)指標(biāo)。另外，如要調(diào)整中心頻率而帶寬不變，或者調(diào)整帶寬而中心頻率不變。只需根據(jù)公式6，公式7調(diào)整R1，R2，C

4、即可。如中心頻率不變加寬帶寬，只需使R1,R5升高,R2降低；帶寬不變，提高中心頻率，只需降低r1,r5,r2不變。具體仿真參數(shù)，波特圖不一一列出。(4.)電子元件選擇：61K電阻由10K電阻和51K電阻串聯(lián)。2.3K電阻由2K和200歐，100歐電阻串聯(lián)。13.6nF電容由兩個(gè)682電容并聯(lián)。共計(jì)：20歐電阻一個(gè)，100歐電阻一個(gè)，200歐電阻一個(gè)，1K電阻一個(gè)，2K電阻兩個(gè)，10K電阻一個(gè)，51K電阻一個(gè)，682電容三個(gè)。此外，需要外用表一臺(tái)，信號(hào)發(fā)生器一臺(tái)，交流毫伏表一臺(tái)，電源一臺(tái)，面包板一塊，導(dǎo)線若干。(5).連接實(shí)際電路(6).實(shí)際電路測(cè)試： 因?yàn)閷?shí)際電路中沒(méi)有測(cè)量波特圖的儀器，我們

5、用交流毫伏表測(cè)量輸出電壓替代。調(diào)整信號(hào)發(fā)生輸出信號(hào)電壓為50mV，當(dāng)衰減3db時(shí)，輸出端電壓應(yīng)為35mV左右，此時(shí)信號(hào)發(fā)生器上的顯示的頻率即為上下限頻率。當(dāng)交流毫伏表上測(cè)得輸出電壓最小時(shí)，這時(shí)信號(hào)發(fā)生器上顯示的頻率即為中心頻率。(7).實(shí)際電路數(shù)據(jù)記錄：測(cè)試1：FL=1.53kHz FO=1.82Khz FH=2.34KHz 第一次測(cè)試整體偏小，其中中心頻率偏差較大。根據(jù)仿真時(shí)調(diào)整上下限頻率的基本公式，將R5=2.3k調(diào)整至R5=2.2k，進(jìn)行第二次測(cè)試 測(cè)試2：FL=1.60kHz FO=1.924Khz FH=2.384KHz 此時(shí)上下限頻率基本符合要求，但中心頻率稍小。再次進(jìn)行調(diào)整。此時(shí)

6、在第二次的基礎(chǔ)上將R4=20歐換成導(dǎo)線。 測(cè)試3：FL=1.609kHz FO=1.967Khz FH=2.408KHz此時(shí)下限頻率FL=1.609kHz，上限頻率FH=2.408KHz，中心頻率FO=1.967Khz，在誤差范圍內(nèi)基本符合技術(shù)要求。試驗(yàn)成功?？偨Y(jié)此次試驗(yàn)感謝老師的悉心指導(dǎo)，此外同學(xué)們相互提醒也免除了許多不必要的錯(cuò)誤。 本次實(shí)驗(yàn)，第一天在計(jì)算機(jī)上仿真時(shí)并沒(méi)有很好的理解帶阻濾波器的原理以及對(duì)軟件不熟悉，導(dǎo)致仿真并不是很成功，主要問(wèn)題在調(diào)整中心頻率與帶寬上?；氐綄嬍液笸ㄟ^(guò)查閱相關(guān)資料，弄清了原理，并再次熟悉了軟件，第二天再次進(jìn)行調(diào)試時(shí)很輕松。第二天在連接實(shí)際電路的時(shí)候，因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)不足，在沒(méi)有與仿真時(shí)所用阻值相同的電阻時(shí)挑選的組合電阻并不是很準(zhǔn)確，造成了一定的誤差。且因?yàn)槿狈?jīng)驗(yàn)，在連接電路時(shí)布線并不是太清晰，不方便糾錯(cuò)。對(duì)面包板并不是太熟悉，導(dǎo)致接線過(guò)程中，地線接錯(cuò)，帶阻濾波器變成低通濾波器，并在反復(fù)檢查電路時(shí)并沒(méi)有注意到這個(gè)問(wèn)題，耽誤了實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，好在及時(shí)排除了錯(cuò)誤，試驗(yàn)得以順利繼續(xù)。本次試驗(yàn)的誤差主要來(lái)源是：1.系統(tǒng)誤差2.電阻電容多為多個(gè)之間的串并聯(lián)組合，其