2014級《模擬電子技術》課程設計說明書二階有源低通濾波器院、部：電氣與信息工程學生姓名：某某學號：**********指導教師：*****職稱*****專業(yè)：******班級：**************完成時間：****************課程設計評定意見指導老師評閱意見 指導老師簽字：指導老師評定成績教研室意見教研室主任簽字：《 模擬電子技術》課程設計任務書學院：電氣與信息工程學院適應專業(yè)：自動化、電氣工程及其自動化、通信工程、電子信息工程指導教師學生姓名課題名稱二階有源低通濾波電路內(nèi)容及任務一、設計任務設計一種二階RC有源低通濾波器電路,截止頻率100HZ，通帶內(nèi)增益2~3倍。二、設計內(nèi)容1、電路設計方案比較；2、電路參數(shù)分析計算和選擇；

3、單元電路設計并進行分析；4、實物制作；5、系統(tǒng)調(diào)試（使用的儀器、測試數(shù)據(jù)表）；6、撰寫設計報告。擬達到的要求或技術指標基本要求與指標1、電路截止頻率100HZ；2、通帶內(nèi)增益2~3倍；二、擴展要求與指標1、幅頻特性、相頻特性曲線盡可能接近理想化；2、能采用另一種方案設計RC有源低通濾波器。進度安排起止日期工作內(nèi)容2016.6.10-6.13下達任務書，針對選題任務書，收集資料2016.6.14-6.15針對課題任務，進行電路設計2016.6.16-6.17對設計的電路進行仿真2016.6.18-6.20進行電路制作與調(diào)試2016.6.21進行說明書書寫2016.6.22實物答辯主要參考資料［1］康華光.電子技術基礎模擬部分[M].（第五版）.北京：高等教育出版社，2006.23～34,412～423,485～516［2］王港元.電工電子實踐指導[M].江西：江西科學技術出版社，2000.213～236［3］彭介華.電子技術試驗與課程設計[M].北京：高等教育出版社，2003.15～24［4］謝自美.電子線路設計·實驗·測試（第三版)[M].武漢：華中科技大學出版社.2002.70～157［5］邱光源.電路[M].第5版.北京:高等教育出版社,2002.125～204［6］曹才開，張丹，羅雪蓮，等.電路與電子技術實驗[M].湖南：中南大學出版社，2009.156～158，141～146，287～293［7］熊幸明，曹才開，王新輝.電工電子實訓教程[M].北京：清華大學出版社，2007.34～41,283～300［8］劉銘，陳世利.電子線路綜合設計與實踐［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2014.59～63指導教師意見簽名：年月日教研室意見簽名：年月日 《 模擬電子技術》課程設計任務書學院：電氣與信息工程學院適應專業(yè)：自動化、電氣工程及其自動化、通信工程、電子信息工程指導教師學生姓名課題名稱直流穩(wěn)壓電源內(nèi)容及任務一、設計任務設計一個直流穩(wěn)壓電源，當輸入為有效值220V的交流電壓時，能產(chǎn)生±12V、±9V、±5V三組直流電壓輸出。二、設計內(nèi)容1、電路設計方案比較；2、電路參數(shù)分析計算和選擇；

3、單元電路設計并進行分析；4、實物制作；5、系統(tǒng)調(diào)試（使用的儀器、測試數(shù)據(jù)表）；6、撰寫設計報告。擬達到的要求或技術指標一、設計要求及技術指標1、要求輸入電壓為有效值220V、50Hz的市電交流電壓，電源輸出電壓為±12V、±9V、±5V。2、最大輸出電流為Iomax=500mA，紋波電壓△VOP-P≤5mV，穩(wěn)壓系數(shù)Sr≤5%。二、擴展要求與指標1、能顯示電源輸出電壓值，00.0-12.0V；2、要求有短路過載保護。 進度安排起止日期工作內(nèi)容2016.6.10-6.13下達任務書，針對選題任務書，收集資料2016.6.14-6.15針對課題任務，進行電路設計2016.6.16-6.17對設計的電路進行仿真2016.6.18-6.20進行電路制作與調(diào)試2016.6.21進行說明書書寫2016.6.22實物答辯主要參考資料［1］康華光.電子技術基礎模擬部分[M].（第五版）.北京：高等教育出版社，2006.23～34,412～423,485～516［2］王港元.電工電子實踐指導[M].江西：江西科學技術出版社，2000.213～236［3］彭介華.電子技術試驗與課程設計[M].北京：高等教育出版社，2003.15～24［4］謝自美.電子線路設計·實驗·測試（第三版)[M].武漢：華中科技大學出版社.2002.70～157［5］邱光源.電路[M].第5版.北京:高等教育出版社,2002.125～204［6］曹才開，張丹，羅雪蓮，等.電路與電子技術實驗[M].湖南：中南大學出版社，2009.156～158，141～146，287～293［7］熊幸明，曹才開，王新輝.電工電子實訓教程[M].北京：清華大學出版社，2007.34～41,283～300［8］劉銘，陳世利.電子線路綜合設計與實踐［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2014.59～63指導教師意見簽名：年月日教研室意見簽名：年月日 摘要濾波器是一種使用信號通過而同時抑制無用頻率信號的電子裝置，在信息處理、數(shù)據(jù)傳送和抑制干擾等自動控制、通信及其它電子系統(tǒng)中應用廣泛。采用集成運放構成的RC有源濾波器具有輸入阻抗高，輸出阻抗低，可提供一定增益，截止頻率可調(diào)等特點。分析了二階有源低通濾波器的設計要求，確定了設計方案，計算了所需元器件參數(shù)。利用Multisim建立了二階有源低通濾波器仿真模型，并進行了仿真測試。利用AD軟件繪制了PCB圖，用熱轉(zhuǎn)印設備進行了PCB板打印，完成電路板的制作，并對電路板進行了調(diào)試和測試。最后綜合分析仿真結果與實測結果，達到了設計要求。關鍵詞：低通濾波器；截止頻率；UA741 目錄TOC\o"1-3"\h\u1緒論 II（f=60Hz）圖6顯示出，當輸入信號頻率是f=60Hz，輸入電壓Vi=-324.285mV，輸出電壓Vo=-699.215mV，Vi和Vo是正相的。所以增益：（6）圖7二階有源低通濾波仿真波形圖Ⅲ（f=90Hz）圖7顯示出，當輸入信號頻率是f=90Hz，輸入電壓Vi=-293.112mV，輸出電壓Vo=805.417mV，Vi和Vo是反相的。所以增益：（7）以上三組數(shù)據(jù)分析出，電壓增益與設計方案的理論值2.5倍。雖然有一定的差距，但是在誤差允許范圍內(nèi)，所以符合設計要求。圖8二階有源低通濾電路波特圖圖9二階有源低通濾波仿真截止頻率（f=160Hz）圖8、圖9顯示出截止頻率與理論值100Hz有著一定的差距，仿真結果大概在160Hz左右，這可能是由于電阻和電容的位置存在偏差及兼顧通道內(nèi)電壓放大倍數(shù)引起的，也可能是Multisim軟件自身造成的誤差。4直流穩(wěn)壓電源的設計與仿真4.1直流穩(wěn)壓電源的工作原理及Multisim仿真電路圖穩(wěn)壓電源電路主要由變壓電路、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等電路以及模塊構成。首先用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低，獲得所需要的電壓，然后整流變成單項直流電，然后再濾除交流成分，最后經(jīng)過穩(wěn)壓供給負載電路。圖10直流穩(wěn)壓電源電路圖4.2直流穩(wěn)壓電源的器件選擇4.2.1變壓器變壓器是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置，主要構件是初級線圈、次級線圈和鐵芯、。主要功能有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓等。按用途可以分為：電力變壓器和特殊變壓器。設計中采用型號為E148*24的雙12V變壓器，變比為18：1。4.2.2整流橋整流橋就是將整流管封在一個殼內(nèi)了。分全橋和半橋。全橋是將連接好的橋式整流電路的四個二極管封在一起。半橋是將兩個二極管橋式整流的一半封在一起，用兩個半橋可組成一個橋式整流電路，一個半橋也可以組成變壓器帶中心抽頭的全波整流電路，選擇整流橋要考慮整流電路和工作電壓。由輸出電流，選擇整流橋。這里選擇DB101型號。4.2.3三端穩(wěn)壓管用LM7812、LM7912、LM7809、LM7909、LM7805、LM7905三端穩(wěn)壓管來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號中的LM78或LM79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，因為三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。4.3直流穩(wěn)壓電源仿真4.3.1變壓部分變壓后，波形為正弦波，電壓下降到變壓器規(guī)定的電壓,其波形如圖11所示。圖11穩(wěn)壓電源變壓仿真圖由圖11可以看出變壓后，變壓器變壓為15.491v。4.3,2整流部分電路整流后，由雙向脈動的正弦波變?yōu)閱蜗蛎}動的正弦波,其波形如圖12所示。圖12電路整流仿真圖由圖12可以看出整流后，由雙向脈動的正弦波變?yōu)閱蜗蛎}動的正弦波。4.3.3濾波部分濾波是將單向脈動的正弦波變?yōu)榧y波。其波形如圖13所示。圖13濾波部分仿真圖由圖13可以看出濾波后，由單向脈動的正弦波變成紋波。4.3.4穩(wěn)壓部分穩(wěn)壓是將紋波進一步變?yōu)闆]有脈動的波形，作為輸出，以達到設計要求。其波形如圖14所示。14圖14穩(wěn)壓部分仿真圖由圖14可以看出穩(wěn)壓后，由紋波變?yōu)榉€(wěn)定的直線，輸出平均值為9.433V，滿足設計要求。5電路制作與測試5.1PCB制版確認仿真數(shù)據(jù)正確后，就開始使用AD軟件進行PCB圖的繪制。啟動PCB制版軟件后，先新建元件及做好封裝。其次，畫出原理圖，導入到PCB中進行排版布線。PCD圖制作完成后，便開始制作PCD電路板利用激光打印機先將圖形打印到熱轉(zhuǎn)印紙上，再通過熱轉(zhuǎn)印機將圖形“轉(zhuǎn)印”到敷銅板上，形成有墨粉組成的抗腐蝕圖形，再經(jīng)腐蝕液腐蝕后即可獲得所需印制板圖形，這整個過程叫熱轉(zhuǎn)印法。其中，熱印紙是具有耐高溫（180.5℃）不黏連特性的轉(zhuǎn)印媒介，熱轉(zhuǎn)印機是實現(xiàn)“熱轉(zhuǎn)印”的設備。經(jīng)過激光打印機將PCB圖形打印到熱轉(zhuǎn)印紙，再將熱轉(zhuǎn)印紙固定到敷銅板上，接下來再使用蝕銅液(腐蝕銅的化學藥品)對基板進行蝕刻后，再清洗，覆銅基板上彎彎繞繞的銅線，就是用來實現(xiàn)電信號的傳遞的，把不用的銅箔蝕掉，留下墨粉組成的抗腐蝕圖形，留在基板上彎彎繞繞的銅線，就是用來實現(xiàn)電信號的傳遞的，線路圖就這么在基板上呈現(xiàn)出來，銅線電路完成之后便是安裝元器件，最后是焊接。將所需的元件在板子上焊好，即可調(diào)試和測試了。（PCB圖見附錄A）5.2電路的焊接在組裝電路時，先對電路板進行檢查，看有無裂痕，連接導線是否開路等，在插放元件的時候，最好對每個元件進行檢測。原件有可能存在一定的誤差。在焊接是要注意元件引腳的正確擺放，特別是一些有級性的元件，防止插錯了有可能對電路造成短路，在焊接元件時也要注意，特別是對一些精密度高的元件應注意電烙鐵的溫度，最好不要在風扇下面進行操作，以免風扇影響烙鐵的溫度，同時要注意焊接技術，不要出現(xiàn)尖角，剪出引腳的時候，引腳不要留的太長，避免不必要的干擾。5.3直流穩(wěn)壓電源的調(diào)試經(jīng)調(diào)試，測得輸出分別為-12.23V，11.89V，-9.09V，8.89V，-5.06V，4.98V符合設計要求指標，完成設計。5.4二階有源低通濾波器的調(diào)試5.4.1調(diào)試過程將UA741芯片4腳，7腳所連接的插針分別-12，+12直流供電，輸入端插針連接信號發(fā)生器，輸出端插針連接示波器。信號發(fā)生器選擇波形為正弦波，輸入電壓為300mV保持不變,調(diào)節(jié)信號頻率從30Hz逐漸調(diào)到2000Hz，從中抽取13組不同頻率的信號，觀察示波器中輸出電壓及頻率的的變化。5.4.2調(diào)試數(shù)據(jù)記錄及分析當輸入電壓時，把信號頻率從0Hz逐漸調(diào)到2000Hz，從中抽取13組不同頻率的信號，記錄入表2中。表2二階有源低通濾波電路測試值示波器信號頻率（f/Hz）輸入信號頻率（f/Hz）輸入信號幅值（Ui/mV）輸出信號頻率（f/Hz）輸出信號幅值（Ui/mV）增益Av3029.9630829.798002.5975050.0130849.958722.8317070.0330669.839122.9809090.0030689.979683.163100104.993021059203.046130129.99302120.27922.623150149.99302150.46042.0180179.9304180.34161.368300300.02300299.991400.467900900.930490115.60.0511000999.0304100013.60.04512001119.83041119100.03320002000.230019690.590.002由表2中的數(shù)據(jù)可見，通帶增益約為3.163左右，當通帶增益下降3dB時頻率為150Hz，當頻率增大為900Hz時，增益為0.051。由表3數(shù)據(jù)可算出：（8）由式（8）可知當fH>150Hz,幅頻增益以35.851dB/十倍頻程下降。這說明當輸入頻率小于150Hz通帶增益衰減不大；當輸入頻率超過150Hz時通帶增益出現(xiàn)了明顯衰減，實現(xiàn)了低通的作用。同時可以看出輸入和輸出的頻率幾乎相同，這說明濾波器不會改變輸入信號的頻率。在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)，以上的數(shù)據(jù)都符合設計要求。5.4.3誤差分析（1）電子元器件的自身誤差，不是十分精確。（2）在焊接電路板的過程中，焊點之間會有相互影響。（3）參數(shù)設計不合理，使得功能不能更好的體現(xiàn)。（4）集成塊不是十分理想的集成塊，在使用是會有一定的影響。（5）調(diào)試儀器的精度不夠，無法精確的檢驗結果。（6）信號發(fā)生器的輸出信號不夠穩(wěn)定。結束語這次課程設計讓我重新溫習了一遍書本知識，讓我弄懂的很多以前不太明白的知識。同時，課程設計也培養(yǎng)了我的動手能力，這將為我以后工作打下良好的基礎。通過這次課程設計，使我更為深刻地認識到理論與實踐相結合的重要性。明白理論知識需要與實踐結合起來，從理論中得出結論，從實踐中得出經(jīng)驗，進而提高自己的實際動手能力和思考問題的能力。在實踐中，雖然我們遇到了一個個的問題，但是我們都努力的去解決。這樣我更加明確了團隊合作是多么的重要。在以后的學習和工作中，我會更加認真的去學習和做好與隊友的合作?？傊ㄟ^完成這一次課程設計，我提高了我的動手動腦能力，也吸取了很多的教訓相信這會為我以后的學習和工作打下良好的基礎。參考文獻［1］康華光.電子技術基礎模擬部分[M].（第五版）.北京：高等教育出版社，2006.23～34,412～423,485～516［2］王港元.電工電子實踐指導[M].江西：江西科學技術出版社，2000.213～236［3］彭介華.電子技術試驗與課程設計[M].北京：高等教育出版社，2003.15～24［4］謝自美.電子線路設計·