帶通濾波器系統(tǒng)仿真及設(shè)計

1、信息與電氣工程學(xué)院電子電路仿真及設(shè)計CDIO三級項設(shè)計說明書（2013/2014學(xué)年第二學(xué)期）題目：帶通濾波器系統(tǒng)仿真及設(shè)計專業(yè)班級：通信工程學(xué)生姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：設(shè)計周數(shù)：2014年7月11日 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 1設(shè)計目的與要求2 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1.1設(shè)計目的2 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.2設(shè)計要求2 HYPERLINK l bookmark12 o Current D

2、ocument 2振蕩器設(shè)計2 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 2.1振蕩器的組成2 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 2.2振蕩器的參數(shù)計算2 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 2.3仿真原理圖3 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 2.4仿真結(jié)果3 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 3帶通濾波器設(shè)計4 HYPERLINK l bookmark2

3、4 o Current Document 31濾波器原理4 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 3.2方框圖4 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 3.3帶通濾波器參數(shù)53.4仿真原理圖5 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 3.5仿真結(jié)果6 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 4系統(tǒng)整體7 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 4.1仿真原理圖7 HYPER

4、LINK l bookmark36 o Current Document 4.2仿真結(jié)果75實際結(jié)果106實踐心得11 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 7參考文獻11帶通濾波器系統(tǒng)仿真及設(shè)計1設(shè)計目的與要求11設(shè)計目的學(xué)習(xí)電源、振蕩器、二階RC有源帶通濾波器的設(shè)計原理；.由電源、振蕩器、濾波器設(shè)計指標(biāo)計算電路元件參數(shù)；設(shè)計電源、振蕩器、二階RC有源帶通濾波器；熟練掌握焊接技術(shù)及multisim軟件的應(yīng)用；測量有源濾波器的幅頻特性。1.2設(shè)計要求設(shè)計一個線性電源，根據(jù)整流、濾波、穩(wěn)壓原理設(shè)計正負(fù)5V直流電源；根據(jù)文氏橋原理設(shè)計一正弦波振蕩器，該

5、振蕩器頻率可調(diào)，能滿足該濾波系統(tǒng)的所要求的頻率范圍和幅度，在此基礎(chǔ)上設(shè)計帶通濾波器(中心頻率為1kHz、2kHz、3kHz、4kHz、5kHz；通帶內(nèi)增益Ap=l5)；設(shè)計方法：采用各種電子器件構(gòu)成帶通濾波器電路。畫出有源濾波器的幅頻特性曲線圖；寫出設(shè)計報告。2振蕩器的設(shè)計2.1振蕩器的組成正反饋環(huán)節(jié):由RC串、并聯(lián)電路構(gòu)成，同時起相位起振作用和選頻作用。同步調(diào)整串并聯(lián)RC諧振電路中的兩個電阻，或者同步調(diào)整兩個電容，可以調(diào)整振蕩頻率，本電路采用的是固定電容值，同時改變兩個電阻來進行振蕩頻率的調(diào)節(jié)。負(fù)反饋環(huán)節(jié):由、及二極管等元件構(gòu)成，其中、主要作用是引入負(fù)反饋。穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：穩(wěn)幅環(huán)節(jié)是利用兩個反向并

6、聯(lián)二極管、，正向電阻的非線性特性來實現(xiàn)的，二極管要求采用溫度穩(wěn)定性好且特性匹配的硅管，以保證輸出正、負(fù)半周波形對稱；的作用是削弱二極管非線性的影響，以改善波形失真。2.2振蕩器的參數(shù)計算中心頻率：振蕩范圍：795.4Hz150.6kHz環(huán)路增益：(4)起振條件：即2.3仿真原理圖DI：:；D2：:1N5404*C：410hF圖2-1文氏橋正弦波振蕩器電路圖2.4仿真結(jié)果(1)起震時的TZ-Tlu寸|口12.053ms22.053ms10.nis時間呻比例11nis/tlvkteH|oIya加載Ib/aId汨I(2)穩(wěn)定時的1.068mV3.633V3.S32VJ魚諂AR-r原向f呆存Ext1和

7、口口亡廠1丙蟲童邊沿I占花Ift-亙I卄部I電平pVI廣類型正弦i標(biāo)準(zhǔn)丨自動W圖2-2文氏橋振蕩器起振圖像電子電路仿真三級項目信息與電氣工程學(xué)院 3濾波器設(shè)計3.1濾波器原理濾波器是一種能夠使有用頻率信號通過，而同時抑制(或衰減)無用頻率信號的電子電路或裝置，在工程上常用它來進行信號處理、數(shù)據(jù)傳送或抑制干擾等。有源濾波器是由集成運放、電阻R、電容C組成，其開環(huán)電壓增益和輸入阻抗都很高，輸出阻抗又低，構(gòu)成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用，但因受運算放大器頻率限制，這種濾波器主要用于低頻范圍。3.2方框圖圖3-1RC有源濾波器方框圖各部分電路的作用：RC網(wǎng)絡(luò)的作用在電路中RC網(wǎng)絡(luò)起著濾

8、波的作用，濾掉不需要的信號,電子電路仿真三級項目信息與電氣工程學(xué)院這樣在對波形的選取上起著至關(guān)重要的作用，通常主要由電阻和電容組成。（2）放大器的作用電路中運用了反相輸入運放，同時進行信號的放大。（3）反饋網(wǎng)絡(luò)的作用將輸出信號反饋到前級端口，其中的電路稱為反饋網(wǎng)絡(luò)，反饋網(wǎng)絡(luò)分為正、負(fù)反饋。3.3帶通濾波器參數(shù)對于電路的設(shè)計中,首先確立帶通濾波器的放大倍數(shù)為2,中心頻率為2kHz,因此，品質(zhì)因數(shù)為20,電容值C為10nF，因此根據(jù)如下公式得電路中相應(yīng)電阻值與通帶寬帶。（1）的取值（2）的取值（3）的取值（4）通帶寬度本電路的優(yōu)點是品質(zhì)因素高，選擇性好，通帶寬度小，但同時也導(dǎo)致了電路的穩(wěn)定性差。計

9、算的通帶寬度為96.46Hz,上限截止頻率2048.23Hz下限截止頻率1951.77Hz。3.5仿真結(jié)果（1）電路交流分析電子電路仿真三級項目信息與電氣工程學(xué)院(2)信號波形分析圖3-4帶通濾波器信號波形分析4系統(tǒng)整體4.1仿真原理圖4.2仿真結(jié)果(1)當(dāng)，頻率為2.65kHz。圖4-2滑動變阻器為(2)當(dāng)，頻率為2.27kHz。(3)當(dāng)，頻率為1.99kHz。圖4-4滑動變阻器(4)當(dāng)，頻率為1.77kHz。電子電路仿真三級項目信息與電氣工程學(xué)院圖5-1滑動變阻器(5)當(dāng)，頻率為1.59kHz。圖4-6滑動變阻器電子電路仿真三級項目信息與電氣工程學(xué)院 圖5-2滑動變阻器圖5-3滑動變阻器圖

10、5-4滑動變阻器通過為期兩周的實踐課的學(xué)習(xí)，我們深刻的感受到了理論與實踐相結(jié)合。從上網(wǎng)查資料、學(xué)習(xí)multisim軟件應(yīng)用、電路的設(shè)計以及調(diào)試，到實際中焊接電路板、示波器的調(diào)試都需要我們小組成員齊心協(xié)力團結(jié)合作。不僅提高了我們的自學(xué)能力和團結(jié)協(xié)作能力，而且讓我們在實踐中體會到了實際動手能力的快感。電子電路仿真三級項目信息與電氣工程學(xué)院 在我們看來，課程設(shè)計是實驗的一個升華，它是對我們掌握的課本知識進行的一個總的考察和提升，比理論更具有鍛煉意義，是真正的讓我們將課本的理論知識運用于實踐的過程，讓我們不僅僅是死學(xué)知識，更要學(xué)會靈活的運用它們。不過雖然是學(xué)過的東西，要真正做起來，也并沒那么簡單。了解帶通濾波器與振蕩器的特性之后，結(jié)合題目要求，我們一遍一遍的調(diào)試，最后得到最理想的結(jié)果，設(shè)計出了我們所要求的振蕩器、濾波器。整個兩周的課程設(shè)計下來，我們最大的體會就是齊心協(xié)力的重要性。無論是在查資料時，還是在相互討論時，都體現(xiàn)了團隊精神的