v1.0可編寫(xiě)可改正廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目名稱(chēng)有源濾波器設(shè)計(jì)學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)姓名學(xué)號(hào)11v1.0可編寫(xiě)可改正綱要濾波器（filter）是一種用來(lái)除去擾亂雜訊的器件，將輸入或輸出經(jīng)過(guò)過(guò)濾而獲得的純凈的直流電。對(duì)特定頻次的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻次進(jìn)行有效濾除的電路，就是濾波器，其功能就是獲得一個(gè)特定頻次或除去一個(gè)特定頻次。帶通濾波器（band-passfilter）是指能經(jīng)過(guò)某一頻次范圍內(nèi)的頻次重量，能將其余范圍重量衰減的設(shè)施。一個(gè)理想濾波器應(yīng)當(dāng)有一個(gè)完好平展的通帶，比如在通帶內(nèi)沒(méi)有增益或者衰減，并且在通帶以外全部頻次都被完好衰減掉。此外，通帶外的變換在技校的頻次范圍達(dá)成。實(shí)質(zhì)上，其實(shí)不存在理想的帶通濾波器，22v1.0可編寫(xiě)可改正因?yàn)槠鋵?shí)不可以將希望頻次范圍外的全部頻次完好衰減掉，特別是在索要的通帶外還有一個(gè)被衰減可是沒(méi)有被隔絕的范圍，這往常被稱(chēng)為濾波器的滾降現(xiàn)象，使用每十倍頻的衰減幅度dB來(lái)表示。往常，濾波器的設(shè)計(jì)盡量保證滾降范圍越窄越好，這樣濾波器的性能就與設(shè)計(jì)更為靠近。但是跟著滾降范圍愈來(lái)愈小，往常就變得不再平展-開(kāi)始出現(xiàn)“漣漪”。這類(lèi)現(xiàn)象在通帶的邊沿處特別顯然，這類(lèi)效應(yīng)被稱(chēng)為吉布斯現(xiàn)象。帶通濾波器能夠?qū)挿簯?yīng)用在電子學(xué)和信號(hào)辦理領(lǐng)域，本文要點(diǎn)介紹了帶通濾波器的工作原理以及設(shè)計(jì)方法，介紹了帶通濾波器的工作原理并設(shè)計(jì)了一個(gè)帶通濾波電路，并給出了系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)方法和主要模塊的原理剖析。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，該濾波器擁有優(yōu)秀的濾波成效，并能穩(wěn)固運(yùn)轉(zhuǎn)。要點(diǎn)詞：multisim目錄4533v1.0可編寫(xiě)可改正6681013141544v1.0可編寫(xiě)可改正序言近幾年跟著冶金、化工、紡織機(jī)構(gòu)等工業(yè)使用的各樣非線性用電設(shè)施而產(chǎn)生的大批的高次諧波，已以致電網(wǎng)上網(wǎng)正常波形發(fā)生嚴(yán)重畸變，影響到供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量和用戶用電設(shè)施的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)。跟著生產(chǎn)技術(shù)方式的變化，生產(chǎn)力的確獲得較大提升，可同時(shí)也遇到方方面面的限制。如當(dāng)人們做出了詳細(xì)的制度設(shè)計(jì)需要付諸實(shí)踐進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中不行防止地會(huì)遇到一些有時(shí)隨即要素的擾亂，為評(píng)論新方案的成效，需清除這些隨即要素的影響，即需要一個(gè)濾波器。經(jīng)濾波此后對(duì)新方案的成效進(jìn)行查驗(yàn)。有源濾波器一般由集成運(yùn)放與RC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，它擁有體積小、性能穩(wěn)固等長(zhǎng)處，同時(shí)，因?yàn)榧蛇\(yùn)放的增益和輸入阻抗都很高，輸出阻抗很低，故有源濾波器還兼有放大與緩沖作用。利用有源濾波器能夠突出實(shí)用頻次的信號(hào)，衰減無(wú)用頻次的信號(hào)，克制擾亂和噪聲，以達(dá)到提升信噪比或選頻的目的，因此有源濾波器被寬泛應(yīng)用于通訊、丈量及控制技術(shù)中的小信號(hào)辦理。55v1.0可編寫(xiě)可改正此系統(tǒng)以測(cè)控電路以及電子電工的基本理論為基礎(chǔ),并經(jīng)過(guò)查閱手冊(cè)和參考文件資料，綜合運(yùn)用測(cè)控電路課程中所學(xué)的理論知識(shí),在一個(gè)團(tuán)隊(duì)的共同協(xié)作下達(dá)成設(shè)計(jì)的。66v1.0可編寫(xiě)可改正第一章二階帶通濾波器設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求一、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容1、設(shè)計(jì)內(nèi)容1）正弦波產(chǎn)生電路中文氏電橋振蕩工作原理剖析；2）剖析正弦波產(chǎn)生電路中W2的作用；3）計(jì)算二階帶通濾波器電路中各元件的參數(shù)；4）用Matlab畫(huà)出所設(shè)計(jì)的二階帶通濾波器的幅頻和相頻曲線；2、電路仿真依占有源濾波器電路工作原理，采用相應(yīng)軟件實(shí)現(xiàn)電路的仿真，并畫(huà)出電路各點(diǎn)的信號(hào)波形，察看有源濾波器跟著輸入信號(hào)頻次的變化，有源濾波器輸出信號(hào)的變化。3、使用Protel繪制電路原理圖，布局PCB板，使用熱轉(zhuǎn)印或許曝光方法制作電路板，依據(jù)系統(tǒng)原理圖及所選擇的元件及參數(shù)，購(gòu)置相應(yīng)元器件，完成電路焊接、調(diào)試。二、課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)1、達(dá)成二階帶通濾波器電路的剖析與制作；2、議論與剖析，制作與調(diào)試，演示與辯論，提交設(shè)計(jì)報(bào)告。77v1.0可編寫(xiě)可改正三、課程設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)成的工作、電路原理圖設(shè)計(jì)；、電路工作原理剖析；、電路參數(shù)計(jì)算與剖析；、電路原理仿真；、電路制作、調(diào)試；、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告；、實(shí)物演示與辯論。第二章電路設(shè)計(jì)一、第一設(shè)計(jì)一個(gè)以下列圖所示的1000Hz的正弦波產(chǎn)生電路：88v1.0可編寫(xiě)可改正RC橋式振蕩電路如上圖所示。由圖示可知，此電路由放大電路和選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，此中，R1、C1和R2、C2為串、并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)，接于運(yùn)算放大器的輸出與同相輸入端之間構(gòu)成正反應(yīng)，以此產(chǎn)生正弦自激振蕩。R3、Rw以及R4構(gòu)成負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，調(diào)理Rw可改變負(fù)反應(yīng)的反應(yīng)系數(shù)，進(jìn)而調(diào)理放大的電壓增益，使電壓增益知足振蕩的幅度條件。RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與負(fù)反應(yīng)中的R3、Rw恰好構(gòu)成一個(gè)四臂電橋，電橋的對(duì)角線定點(diǎn)街道放大器A1的兩個(gè)輸入端，橋式振蕩電路的名稱(chēng)便由此得來(lái)。依據(jù)電路剖析RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特征，依據(jù)正弦波振蕩電路的振幅均衡條件，選擇適合的放大指標(biāo)，構(gòu)成一個(gè)完好的振蕩電路。振蕩電路的傳達(dá)函數(shù)計(jì)算依據(jù)上圖計(jì)算：,此中，Z1、Z2分別為途中RC串、并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的阻值。能夠計(jì)算獲得輸入與輸出的傳達(dá)函數(shù)以下：99v1.0可編寫(xiě)可改正（）由（）式可得，=即取==16KΩ,==μf,則有===1000Hz振蕩電路剖析就實(shí)質(zhì)的頻次而言，可用s=jw替代，在w=時(shí)，經(jīng)RC選頻網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭\(yùn)放同相端的電壓與同相，這樣，放大電路和由Z1和Z2構(gòu)成的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)恰好形成正反應(yīng)系統(tǒng)，能夠知足知足相位均衡條件。(jω)=令=，且==C,==R,則式（）變成(jω)=由此可得RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻響應(yīng)=相頻響應(yīng)=-arctan由此可知ω=，或f==1010v1.0可編寫(xiě)可改正時(shí)，幅頻響應(yīng)的幅度為最大，即=而相頻響應(yīng)的相位角為零，即=0這說(shuō)明，當(dāng)ω=時(shí)，輸出的電壓的幅度最大（當(dāng)輸入電壓的幅度必定，而頻次可調(diào)時(shí)），并且輸出電壓時(shí)輸入電壓的，同時(shí)輸出電壓與輸入電壓同相。因?yàn)殡娐分写嬖谠肼?，它的頻譜散布很廣，此中也包含w=這樣一些頻次成分，這類(lèi)輕微的信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大，經(jīng)過(guò)正反應(yīng)的選頻網(wǎng)絡(luò)，使輸出幅度愈來(lái)愈大，最后受電路中的非線性元件的限制，使振蕩幅度自動(dòng)的穩(wěn)固下來(lái)，開(kāi)始時(shí)，放大電路的放大倍數(shù)Av1=;為可變電阻值的上部分值，為下部分值，當(dāng)Av1略大于3時(shí)，達(dá)到穩(wěn)固均衡狀態(tài)。因此要經(jīng)過(guò)調(diào)理才能輸出穩(wěn)固的正弦波。適合調(diào)整負(fù)反應(yīng)的強(qiáng)弱，使Av1的值在起振時(shí)略大于3，達(dá)到穩(wěn)固是Av1=3，其輸出波形為正弦波，失真很小。假如Av1的值略大于3，則會(huì)因振幅的增加，以致放大器件工作在非線性地區(qū)，波形將產(chǎn)生嚴(yán)重的非線性失真。二極管對(duì)A1的輸出電壓進(jìn)行限幅再進(jìn)入比率放大環(huán)節(jié)調(diào)理，W2便能夠改變A2的增益，進(jìn)而改變輸出波形的幅值。為了讓輸出波形穩(wěn)固，應(yīng)讓====3解得===%因此應(yīng)當(dāng)調(diào)到%左右，才產(chǎn)生最理想的波形。由圖（）能夠得出放大器A2的增益1111v1.0可編寫(xiě)可改正===因?yàn)?≤≤1K，因此≤≤因而可知?；瑒?dòng)變阻器的調(diào)理功能對(duì)放大器的增益影響不大。二壓控電壓源型二階帶通濾波器壓控帶通濾波器的傳達(dá)函數(shù)壓控電壓源二階帶通濾波器電路以下圖，電路的傳達(dá)函數(shù)為：s）==式（）中：是帶通濾波器的中心角頻次。分別為帶通濾波器的高低截止角頻率。中心角頻次：中心角頻次處的電壓放大倍數(shù)：式（）中，通帶帶寬：BW=f=BW=Q==(BW＜＜時(shí))1212v1.0可編寫(xiě)可改正設(shè)計(jì)一個(gè)壓控電壓源二階打通濾波器，指標(biāo)要求為：通帶中心頻次=1kHz;；通帶電壓放大倍數(shù)=2;;通帶帶寬△f=50Hz。設(shè)計(jì)步驟及元器件選擇1）選用圖（）壓控電壓源型二階帶通濾波電路；2）該電路的傳達(dá)函數(shù)：質(zhì)量因數(shù)：Q===20通帶的中心頻次：=2π×1000（）通帶中心角頻次處的電壓放大倍數(shù)：==2=取C=(μF)=(μF)=μF為使電路穩(wěn)固工作一定要求＜3,取1313v1.0可編寫(xiě)可改正=2,即由此可算出電阻=Ω=159155Ω取標(biāo)稱(chēng)值=160kΩ將將C=μF,=160kΩ，=2=2π代入（）獲得對(duì)于的二次方程：=0可解得=5719Ω=11438Ω取標(biāo)稱(chēng)值Ω=Ω至此，壓控電壓源二階帶通濾波器無(wú)源器件參數(shù)基本確立。第三章電路的仿真調(diào)試以下列圖所示，為1000Hz正弦波產(chǎn)生電路在Multisim軟件中的電路圖1414v1.0可編寫(xiě)可改正翻開(kāi)仿真開(kāi)關(guān)，調(diào)理W1，調(diào)理示波器時(shí)間軸比率獲得下列圖的波形圖，從圖中能夠看出，正弦波經(jīng)過(guò)放大，且周期大概是1ms,即1000Hz.1515v1.0可編寫(xiě)可改正如上所示為壓控電壓源二階帶通濾波器電路1616v1.0可編寫(xiě)可改正上圖為對(duì)應(yīng)的波形圖，且能夠看出，通帶電壓放大倍數(shù)大概為2由上圖可看出通帶中心頻次大概是1000Hz1717v1.0可編寫(xiě)可改正通帶下限截止頻次大概是975Hz通帶上限截止頻次大概是1025Hz經(jīng)過(guò)上下限截止頻次可知，通帶帶寬△f=50Hz。經(jīng)過(guò)以上仿真可知，仿真結(jié)果基本知足設(shè)計(jì)要求，所選元器件參數(shù)沒(méi)有錯(cuò)誤，能夠進(jìn)行實(shí)質(zhì)制作階段。第四章焊接并調(diào)試電路。依據(jù)所需列表，購(gòu)置相應(yīng)的元器件，并依據(jù)電路圖焊接電路。1818v1.0可編寫(xiě)可改正定值電電位器電容整流放大器錫線其余阻二極管16K*2100K*1μF*22LM324一圈萬(wàn)用板210K*31K*1μF*2塊導(dǎo)線若47K*2干160K*1萬(wàn)用表1*1個(gè)*1電烙鐵1個(gè)利用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器和示波器對(duì)壓控電壓源二階帶通濾波器進(jìn)行測(cè)試，直至設(shè)計(jì)基本達(dá)到要求。第五章總結(jié)在本小組三個(gè)成員的努力下，經(jīng)過(guò)4天的晝夜奮戰(zhàn)，終于依據(jù)要求達(dá)成任務(wù)，各項(xiàng)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過(guò)測(cè)試后發(fā)現(xiàn)電路測(cè)試成效優(yōu)秀。在課程設(shè)計(jì)時(shí)期，固然多多少少出現(xiàn)了一些問(wèn)題，但在各位組員的共同努力下，經(jīng)過(guò)不停的議論和溝通，最后仍是順利達(dá)成了老師交代的任務(wù)。1919v1.0可編寫(xiě)可改正本次課設(shè)的題目為《二階帶通濾波器設(shè)計(jì)》，是我們本學(xué)期所學(xué)課程《測(cè)控電路》里的一個(gè)重要內(nèi)容，但縱觀整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，我們既需要理解并運(yùn)用《測(cè)控電路》里的知識(shí)，也要回想起大一所學(xué)的《電子電路技術(shù)（模擬部分）》，還要要求嫻熟使用multisim軟件進(jìn)行仿真，堪稱(chēng)是把大一到大三的知識(shí)都用了個(gè)遍。經(jīng)過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，我們?nèi)瞬粏螌?duì)課本的知識(shí)有了更為深入的認(rèn)識(shí)，也領(lǐng)會(huì)到各樣知識(shí)怎樣在實(shí)質(zhì)的設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，還領(lǐng)會(huì)到小構(gòu)成員間應(yīng)當(dāng)怎樣進(jìn)行配合。在實(shí)驗(yàn)以前，我們?nèi)诉M(jìn)行了資料查閱，找了許多有關(guān)二階帶通濾波器的有關(guān)資料，對(duì)我們實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確展開(kāi)供給了許多幫助。在進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)試的時(shí)候，不停發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，認(rèn)真找尋解決問(wèn)題的方法。我們學(xué)會(huì)了對(duì)實(shí)質(zhì)設(shè)計(jì)的帶通濾波器的性能進(jìn)行剖析，找出其存在的問(wèn)題。因?yàn)闉V波器的中心頻次對(duì)電路元件（如電容、電阻）的參數(shù)十分敏感，比較難調(diào)試出比較適合的參數(shù)，并且，在實(shí)質(zhì)中，電路元件的參數(shù)簡(jiǎn)單隨外界環(huán)境的擾亂發(fā)生變化，簡(jiǎn)單以致中心頻次的偏移，進(jìn)而影響濾波結(jié)果的正確性。在此次電路設(shè)計(jì)中，我們先計(jì)算電路參數(shù)，而后利用multisim進(jìn)行虛構(gòu)仿真，在計(jì)算機(jī)調(diào)理各項(xiàng)參數(shù)，直至設(shè)計(jì)出切合要求的電路，并利用軟件自帶的仿真功能對(duì)電路進(jìn)行剖析，直至獲得設(shè)計(jì)出所要求的結(jié)果。由最后電路的丈量剖析結(jié)果可知，經(jīng)過(guò)multisim仿真出來(lái)的結(jié)果與理論剖析的計(jì)算結(jié)果十分靠近。在本次課設(shè)中，我們?nèi)硕极@得了許多的成長(zhǎng)，不單在各自的著手能力和對(duì)課本知識(shí)的掌握中有了提升，培育了對(duì)該課程的興趣，還培育了擅長(zhǎng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題