帶通濾波器系統(tǒng)仿真及設(shè)計說明

./信息與電氣工程學(xué)院電子電路仿真及設(shè)計CDIO三級項目設(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：學(xué)號：指導(dǎo)教師：設(shè)計周數(shù)：2周20XX7月11日目錄1設(shè)計目的與要求………21.1設(shè)計目的……………………21.2設(shè)計要求……………………22振蕩器設(shè)計……………22.1振蕩器的組成………………22.2振蕩器的參數(shù)計算…………22.3仿真原理圖…………………32.4仿真結(jié)果……………………33帶通濾波器設(shè)計………43.1濾波器原理…………………43.2方框圖………43.3帶通濾波器參數(shù)……………53.4仿真原理圖…………………53.5仿真結(jié)果……………………64系統(tǒng)整體………………74.1仿真原理圖…………………74.2仿真結(jié)果……………………75實際結(jié)果……………106實踐心得……………117參考文獻(xiàn)……………11帶通濾波器系統(tǒng)仿真及設(shè)計1設(shè)計目的與要求1.1設(shè)計目的〔1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；.〔2由電源、振蕩器、濾波器設(shè)計指標(biāo)計算電路元件參數(shù)；〔3設(shè)計電源、振蕩器、二階RC有源帶通濾波器；〔4熟練掌握焊接技術(shù)及multisim軟件的應(yīng)用；〔5測量有源濾波器的幅頻特性。1.2設(shè)計要求〔1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；〔2根據(jù)文氏橋原理設(shè)計一正弦波振蕩器,該振蕩器頻率可調(diào),能滿足該濾波系統(tǒng)的所要求的頻率圍和幅度,在此基礎(chǔ)上設(shè)計帶通濾波器〔中心頻率為1kHz、2kHz、3kHz、4kHz、5kHz；通帶增益Ap=1~5；〔3設(shè)計方法：采用各種電子器件構(gòu)成帶通濾波器電路。〔4畫出有源濾波器的幅頻特性曲線圖；〔5寫出設(shè)計報告。2振蕩器的設(shè)計2.1振蕩器的組成〔1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(jìn)行振蕩頻率的調(diào)節(jié)。〔2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。〔3穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：穩(wěn)幅環(huán)節(jié)是利用兩個反向并聯(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〔1中心頻率：〔2振蕩圍：795.4Hz~150.6kHz〔3環(huán)路增益：〔4起振條件：即圖2-1文氏橋正弦波振蕩器電路圖2.3仿真原理圖圖2-1文氏橋正弦波振蕩器電路圖2.4仿真結(jié)果圖2-2文氏橋振蕩器起振圖像〔1起震時的圖2-2文氏橋振蕩器起振圖像圖2-3文氏橋振蕩器穩(wěn)定圖像〔2穩(wěn)定時的圖2-3文氏橋振蕩器穩(wěn)定圖像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(jìn)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圍。3.2方框圖圖3-1RC有源濾波器方框圖圖3-1RC有源濾波器方框圖各部分電路的作用：〔1RC網(wǎng)絡(luò)的作用在電路中RC網(wǎng)絡(luò)起著濾波的作用,濾掉不需要的信號,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?！?放大器的作用電路中運用了反相輸入運放,同時進(jìn)行信號的放大?！?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?！?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。圖3-2帶通濾波器電路3.4仿真原理圖圖3-2帶通濾波器電路、、、、、、組成RC網(wǎng)絡(luò),其中、、組成二階反饋網(wǎng)絡(luò),UA741CD為集成運放放大器。3.5仿真結(jié)果〔1電路交流分析圖3-3帶通濾波器交流分析圖3-3帶通濾波器交流分析〔2信號波形分析圖3-4帶通濾波器信號波形分析圖3-4帶通濾波器信號波形分析4系統(tǒng)整體圖4-1振蕩器與濾波器結(jié)合電路4.1仿真原理圖圖4-1振蕩器與濾波器結(jié)合電路4.2仿真結(jié)果圖4-2滑動變阻器為〔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。圖4-3滑動變阻器為圖4-3滑動變阻器為〔3當(dāng),頻率為1.99kHz。圖4-4滑動變阻器圖4-4滑動變阻器〔4當(dāng),頻率為1.77kHz。圖4-5滑動變阻器圖4-5滑動變阻器〔5當(dāng),頻率為1.59kHz。圖4-6滑動變阻器圖4-6滑動變阻器5實際結(jié)果圖5-1滑動變阻器圖5-1滑動變阻器圖5-2滑動變阻器圖5-2滑動變阻器圖5-3滑動變阻器圖5-3滑動變阻器圖5-4滑動變阻器圖5-4滑動變阻器圖5-5滑動變阻器圖5-5滑動變阻器6實踐心得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(tuán)結(jié)合作。不僅提高了我們的自學(xué)能力和團(tuán)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。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(jìn)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(tuán)隊精神的意義,我們一起相互交流,相互合作,不懂的問題相互討論,最后把都不會的匯