本科實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：低通濾波器的設(shè)計(jì)(3)實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：電機(jī)館電子工藝實(shí)驗(yàn)室專業(yè)班級(jí)：通信學(xué)號(hào):學(xué)生姓名：同組人：指導(dǎo)教師:2013年1月7日其中K為常數(shù)，是濾波器的增益n=2,4,6,……，時(shí)，上式可以分解為在n=1，3，其中K為常數(shù)，是濾波器的增益n=2,4,6,……，時(shí)，上式可以分解為在n=1，3，5,H(s)=UoUt(s)Uin(s)k=1s2+as+b^……，時(shí)，上式可以分解為（2）1.技術(shù)指標(biāo)要求:通帶邊界頻率①c=6280rad/s（fc=1000HZ）；通帶最大衰減履m宓=3dB；阻帶邊界頻率①s=37680rad/sfs=6000HZ）；阻帶最小衰減a.=30dB；響應(yīng)方式：巴特沃斯響應(yīng)；2.電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)推導(dǎo)過(guò)程：巴特沃斯濾波器電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)的通用表達(dá)式為T(mén)T,、Uout（s）Kb（1）H（s）=—:_——=0Uin（s）sn+b1sn-1+...+々s+b0（1）（要求K=1）；n為巴特沃斯高通濾波器的階次。在（3）（3）其中（2）、（3）式中Ak，k=0，1，2,…為各分解因式構(gòu)成的濾波器增益。U(s)H(s)=—out—Un(s)上述兩種情況下，設(shè)定b0=1，并令k=1，2,……，則各項(xiàng)系數(shù)可采用下式求得孔=2加^^孔=2加^^'bk=\2n（4）在通帶最大衰減a=3dB時(shí)，巴特沃斯高通濾波器階次n的確定方法為maxn=Igdn=Igd。。％-1)2lgOs（5）式中amin為技術(shù)指標(biāo)給出的阻帶最小衰減，Os為與阻帶邊界頻率①s對(duì)應(yīng)的歸一化阻帶邊界頻率。lg（100.1a-1）根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求，O廣氣仙，，故n=一-s

故電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)為HKb(s)=3U(s)s2+as+b3.故電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)為HKb(s)=3U(s)s2+as+b3.電路原理設(shè)計(jì)圖:4.參數(shù)選擇計(jì)算過(guò)程:在有源濾波器電路中運(yùn)用了理想運(yùn)算放大器，理想運(yùn)算放大器的特性是U+=U_,I=4I=0。列寫(xiě)節(jié)點(diǎn)方程如下：311節(jié)點(diǎn)1：(jwCi+jw占2+—)U1_jw占2U2_RU3_jwC1U4=0U-22inou（6）1節(jié)點(diǎn)2：(r+jwC2)U2-jwC2U1=0(7)1因?yàn)槭抢硐脒\(yùn)放所以（8）（9）U4聯(lián)立上述方程組解得

U0UiCCU0Ui12CCRRS2+(CR+CR)S+1設(shè)s=加，相應(yīng)s2=（加）2。設(shè)s=加，相應(yīng)s2=（加）2。則設(shè)低通轉(zhuǎn)移函數(shù)為Kbs2H(s)=bs2+as+1采用系數(shù)對(duì)比法可得方程組qq%R2=KbR1=989QCR2+C2RR1=989QC]=1八C+CR=21■v2C1C2R2=也C2=1C]+C2根據(jù)（4）可知，K=1n=2時(shí)，a=b=1；故C1=1R]=1.414R2=0.707C2=1令C1=C2=1F，則據(jù)此得到全部元件值為經(jīng)反歸一化：q=0.2ufC2=0.113uf1R2=989Q5.Workbench仿真環(huán)境:根據(jù)圖1將已經(jīng)計(jì)算出電路的各個(gè)參數(shù)帶入電路，在EWB環(huán)境下畫(huà)出仿真電路如下圖:6.仿真結(jié)果：（1）F=600Hz通帶最大衰減amax=3dB時(shí):|-2.9&2dB|I619.甚I⑵F=100Hz阻帶最小衰減amin=30dB時(shí):從仿真數(shù)據(jù)來(lái)看，仿真結(jié)果符合技術(shù)指標(biāo)要求。7.頻率變化：(信號(hào)發(fā)生器輸入電壓不變)A.(1)f=600Hz時(shí)虛擬示波器波形■21FufiffjcnGfBotrdi'tcirS3!■'JOwiHu-scope輸入龜壓T1fTZ,n-Ti55u各4毛?LB.VVM277-1-EE■21FufiffjcnGfBotrdi'tcirS3!■'JOwiHu-scope輸入龜壓T1fTZ,n-Ti55u各4毛?LB.VVM277-1-EE46-S-9IVE.S293VL2JL\?2-fes心ES--4SV(2)f=300Hz時(shí)虛擬示波器波形■.PuncbanGernir-roT-D-i'■:-轆入電任酣:電壓■.PuncbanGernir-roT-D-i'■:-轆入電任酣:電壓Ccrmwn輸入電壓4［looICcrmwn輸入電壓4［looI［榆燈電壓］當(dāng)頻率為300Hz時(shí)，輸出電壓和輸入電壓相比有了明顯的衰減，體現(xiàn)衰減低頻特性。(3)f=100Hz時(shí)虛擬示波器波形［lTRjnctioHG#rieolor［但J當(dāng)頻率為100Hz時(shí)，輸出電壓幾乎衰減為0變?yōu)橹本€，體現(xiàn)通高頻，截低頻的特性。B.分析結(jié)果:

當(dāng)輸入電壓不變，輸入頻率在通帶頻率(600Hz)以上時(shí)，輸出電壓幾乎不衰減；當(dāng)輸入頻率在過(guò)渡帶頻率(200—500Hz)內(nèi)，輸出電壓有明顯衰減；當(dāng)輸入頻率在阻帶頻率100Hz以下時(shí)，輸出電壓衰減為零。綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析，得出圖1所示電路具有通高頻，阻低頻特性，且符合各項(xiàng)技術(shù)要求。8.實(shí)驗(yàn)室電路實(shí)驗(yàn)(1)電路實(shí)驗(yàn)根據(jù)以上仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)室搭建電路進(jìn)行實(shí)際電路實(shí)驗(yàn)。圖1中的運(yùn)算放大器型號(hào)為L(zhǎng)M324，如下圖：EET.--7EET.--7-圖3LM324放大器圖4LM324放大器引腳圖此次實(shí)驗(yàn)使用的引腳是圖4中第一組引腳。其中：Vcc(引腳4)接10伏穩(wěn)壓電源正極，Vee(引腳11)接10伏穩(wěn)壓電源負(fù)極引腳1接示波器正輸入，引腳2接地，引腳3接信號(hào)輸入。電路搭建圖5實(shí)驗(yàn)電路板實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖6輸入電壓波形圖7衰減后輸出電壓波形（4）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入電壓（V）輸入頻率（Hz）輸出電壓（V）106119.3103075.2101030.2從以上數(shù)據(jù)看出，在輸入電壓不變情況下，當(dāng)輸入頻率在600Hz左右，輸出電壓基本不變化。當(dāng)輸入頻率減小時(shí)，輸出電壓隨之衰減?？梢?jiàn)該電路具有通高頻，阻低頻的特性。（5）誤差分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和技術(shù)要有較大的誤差，分析其原因有A實(shí)驗(yàn)中，電子元件參數(shù)配置有較大誤差。如R1=3.9KQ,R2=1.8KQ（理論計(jì)算值為%=3752QR2=1876Q）q=C=0.15pF（理論計(jì)算值為C1=C=0.mF）。B實(shí)驗(yàn)存在偶然誤差和系統(tǒng)誤差。9?心得體會(huì)這次課程設(shè)計(jì)之后，使我明白了做任何事情都要認(rèn)真仔細(xì)，不然的話，會(huì)花更多的時(shí)間才能做好。課程設(shè)計(jì)有利于提高我們的動(dòng)手能力，能把我們所學(xué)的書(shū)本知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中去，同時(shí)也豐富了我們的業(yè)余生活，提高我們對(duì)知識(shí)的理解能力。同時(shí)也使我意識(shí)到：-個(gè)良好的設(shè)計(jì)思路，是電路的生命。寧愿在思路設(shè)計(jì)上多花上50