二階帶通濾波器的設(shè)計(jì)資料

1、屯E4元空丈罟課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書課程 設(shè)計(jì)題 目二階帶通濾波器的設(shè)計(jì)學(xué)院 名稱：信息工程學(xué)院 專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)姓 名：班級(jí):學(xué)號(hào)：同 組人：指導(dǎo)老師：信息工程學(xué)院2012年3月20日信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書I、課程設(shè)計(jì)題目：二階帶通濾波器II、課程設(shè)計(jì)技術(shù)要求及主要元器件：【基本要求】：1）中心頻率f。 =1KHz ;2）增益 Av = 2;3）品質(zhì)因素Q=10;【主要參考元器】：UA74 1芯片，0.01 訕電容，電阻160K , 24K , 12K , 47K山、電子專業(yè)課程設(shè)計(jì)工作內(nèi)容及進(jìn)度安排：第一周查閱資料，確定方案，Multisim仿真第二周 設(shè)計(jì)制作，電路調(diào)試，撰寫報(bào)告W、

2、主要參考資料：1 吳友宇模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)武漢：清華大學(xué)出版社，2009.2 康華光.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).武漢：高等教育出版社，2005.7 .3 舒慶瑩，凌玲模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2008.2 .4 畢滿清，電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社。 謝自美電子線路設(shè)計(jì)第三版武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006 童詩(shī)白模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）M.北京：高等教育出版社，2005摘要濾波器（ filter ），是一種用來(lái)消除干擾雜訊的器件，將輸入或輸出經(jīng)過(guò)過(guò)濾而 得到純凈的直流電。對(duì)特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除的電路，就 是濾波器，其功能就是得到一個(gè)特定頻率或消

3、除一個(gè)特定頻。比如帶通濾波器 , 帶通 濾波器的作用是能通過(guò)某一頻率范圍內(nèi)的頻率分量、但將其他范圍的頻率分量衰減到 極低水平。它的用處非常大 , 它可以處理信號(hào) , 慮去無(wú)用的干擾信號(hào)，使信號(hào)滿足自己 的需要。如許多音響裝置的頻譜分析器均使用此電路作為帶通濾波器，以選出各個(gè)不 同頻段的信號(hào)， 在顯示上利用發(fā)光二極管點(diǎn)亮的多少來(lái)指示出信號(hào)幅度的大小。目前，濾波器被廣泛地用在通信、廣播、雷達(dá)以及許多儀器和設(shè)備中。濾波器的應(yīng)用頻率范 圍極寬，有適用于低到零點(diǎn)幾赫的濾波器，也有高到微波波段的濾波器。根據(jù)濾波頻 率的中心頻率和其他要求的不同，濾波器中采用各種諧振元件，電感、電容是最常用 的諧振元件。隨著

4、電子技術(shù)的發(fā)展，許多電路和系統(tǒng)都要區(qū)分不同頻率的信號(hào)，從而 使濾波器的設(shè)計(jì)理論日趨完善。濾波器的種類很多，分類方法也不同。1. 從功能上分；低、帶、高、帶阻。2.從實(shí)現(xiàn)方法上分：FIR、IIR3.從設(shè)計(jì)方法上來(lái)分：Chebyshev（切 比雪夫） ,Butterworth （巴特沃斯） 4. 從處理信號(hào)分：經(jīng)典濾波器、現(xiàn)代濾波器關(guān)鍵字：有源 帶通濾波器 參數(shù) Multisim 仿真目錄前言 2第一章 二階帶通濾波器的設(shè)計(jì)要求 31.1 簡(jiǎn)介1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求第二章 系統(tǒng)組成及工作原理 42.1 設(shè)計(jì)原理 42.2 設(shè)計(jì)方案 52.2.1 元件參數(shù)選取 5第三章 二階帶通濾波器實(shí)際仿真與測(cè)試

5、 7第四章 電路的焊接調(diào)試及誤差分析 134.1 電路的安裝 134.2 電路的調(diào)試 144.3 誤差分析 14設(shè)計(jì)結(jié)論及心得 15參考文獻(xiàn) 15、八前言近幾年，隨著冶金、化工、紡織機(jī)構(gòu)等工業(yè)使用的各種非線性用電設(shè)備，而產(chǎn)生的大量的高次諧波，已導(dǎo)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)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。隨著生產(chǎn)技術(shù)方式的變化，生產(chǎn)力確實(shí)得到較大提高，可同時(shí)也受到方方面面的限制。如當(dāng)人們做出了具體的制度設(shè)計(jì)需要付諸實(shí)踐進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程 中不可避免地會(huì)受到一些偶然隨即因素的干擾，為評(píng)價(jià)新方案的效果，需排除這 些隨即因素的影響，即，需要一個(gè)濾波器。經(jīng)濾波以后，對(duì)新方案

6、的效果進(jìn)行檢 驗(yàn)。說(shuō)到濾波器，可分為兩種：有源和無(wú)源。有源濾波自身就是諧波源。其依靠電力 電子裝置，在檢測(cè)到系統(tǒng)諧波的同時(shí)產(chǎn)生一組和系統(tǒng)幅值相等， 相位相反的諧波向量， 這樣可以抵消掉系統(tǒng)諧波，使其成為正弦波形。有源濾波除了濾除諧波外，同時(shí)還可 以動(dòng)態(tài)補(bǔ)償無(wú)功功率。其優(yōu)點(diǎn)是反映動(dòng)作迅速，濾除諧波可達(dá)到95%以上，補(bǔ)償無(wú)功 細(xì)致。缺點(diǎn)為容量相對(duì)無(wú)源濾波小。當(dāng)前常見的有源濾波容量不超過(guò)600kvar。一般無(wú)源濾波指通過(guò)電感和電容的匹配對(duì)某次諧波并聯(lián)低阻（調(diào)諧濾波）狀態(tài) , 給某次諧波電流構(gòu)成一個(gè)低阻態(tài)通路。這樣諧波電流就不會(huì)流入系統(tǒng)。無(wú)源濾波的優(yōu) 點(diǎn)為運(yùn)行穩(wěn)定，技術(shù)相對(duì)成熟，容量大。缺點(diǎn)為諧波濾除

7、率一般只有80%，對(duì)基波的無(wú)功補(bǔ)償也是一定的。我們通過(guò)自身的所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)了這個(gè)二階低通濾波器，并盡可能的調(diào)試，希望能 得到較好的濾波效果。此設(shè)計(jì)以模擬電子技術(shù)的基本理論為基礎(chǔ)，并通過(guò)查閱手冊(cè)和參考文獻(xiàn)資料，綜 合運(yùn)用電子技術(shù)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)作下完成。特別需要指 出的是在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了孫成立老師的指導(dǎo)，還有同學(xué)們的相互支持，特在 此表示衷心的感謝！第一章 二階帶通濾波器的設(shè)計(jì)要求1.1 簡(jiǎn)介 帶通濾波器是指能通過(guò)某一頻率范圍的頻率分量、但將其他 范 圍 的 頻率 分 量 衰減 到 極 低水 平 的 濾波 器，與 帶阻 濾 波 器的 概 念 相 對(duì) 。 一個(gè) 模 擬

8、 帶 通濾 波 器的 例 子 是 電阻 -電 感 -電 容 電 路（ RLC ci r cui t ）。這 些 濾 波 器 可 以 用 低 通 濾 波 器 同 高 通 濾 波 器 組 合 來(lái) 產(chǎn) 生。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求一、基本要求：1 ） 中 心 頻 率 要 達(dá) 到 1KHz.2） 增 益 Av=2;3） 品 質(zhì) 因 素 Q=10二、設(shè)計(jì)任務(wù) :（ 1 ）根 據(jù) 原 理圖 分析 電 路 的功 能 ；（ 2 ）設(shè) 計(jì) 選 取合 適的 原 件 參數(shù) 。（ 3 ）熟 悉 電 路中 所用 到 的 UA741 芯 片 的 管 腳 及 其 功 能 。（ 4 ）進(jìn) 行 電 路的 裝接 、 調(diào) 試， 直

9、到 電 路 能 達(dá) 到 規(guī) 定 的 設(shè) 計(jì)要求；（ 5 ） 寫 出 完 整 、 詳 細(xì) 的 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 ；第二章系統(tǒng)組成及原理2.1設(shè)計(jì)原理一個(gè)理想的濾波器應(yīng)該有一個(gè)完全平坦的通帶，例如在通帶內(nèi)沒有增益或衰 減，并且在通帶之外所有頻率都沒有完全衰減掉，另外，通帶外的轉(zhuǎn)換在極小的頻率 范圍內(nèi)完成。實(shí)際上，并不存在理想的帶通濾波器。濾波器并不能將期望頻率范圍之 外的所有頻率完全衰減掉，尤其是在所有的通帶外還有一個(gè)唄衰減但是沒有被隔離的 范圍。這通常稱為濾波器的滾降現(xiàn)象，并且使用每十倍平頻的衰減幅度dB來(lái)表示。通常，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)更加接 近

10、。然而，隨著滾降范圍越來(lái)越小，通帶就變得不再平坦一一開始出現(xiàn)“波紋”。這種現(xiàn)象在通帶的邊緣處尤其明顯，這種效應(yīng)稱為吉布斯現(xiàn)象。帶通濾波器的幅頻特性如右圖所示。其特性參數(shù)有：中心角頻率3。或f 0帶寬BW3 h- 3 I或厶f= fh-fl,其中3 h稱為上截止角頻率,3I稱為下截止角頻幅頻特性品質(zhì)因數(shù)Q=3 0 /BW 或Q=f o / f,Q值越 高，濾波器的選擇性 越好，帶寬BW越窄， 但也不能太高，否則 電路元件值分布越大， 難以調(diào)整，一般取Q i-TmetkfLM Sake sD D-iwX PKItlQfT oP?7t Aau I E Aj 丸 mCH*nr*l ASoak=|O m

11、V；Div Y position|oac- _nFXSC1由仿真圖得知，在高頻段和低頻的信號(hào)被抑制住了，而只允許中頻段的信號(hào)通過(guò)。符 合帶通濾波器的要求。第四章 電路的焊接、調(diào)試及誤差分析4.1 電路的安裝：按如圖所示，制作好電路板。電路板制作好后，先用萬(wàn)用表檢測(cè)一下電路是否有短路 或斷路的地方，檢查無(wú)誤后方可接通電源進(jìn)行調(diào)試。4.1.2 電路安裝要注意幾個(gè)原則 ：1. 需進(jìn)行整體布局的構(gòu)思，使元器件分布合理、整體上更加美觀；2. 先裝矮后裝高、先裝小后裝大、先裝耐焊等等；3. 布線盡量使電源線和地線靠近實(shí)驗(yàn)電路板的周邊，以起一定的屏蔽作用；4. 最好分模塊安裝。此外焊接時(shí)不能出現(xiàn)虛焊、假焊、

12、漏焊，更不能出現(xiàn)過(guò)焊，因?yàn)橛行┢骷?，不能耐高溫?電烙鐵不能停留太久4.2 電路的調(diào)試在連接好電路后，大致檢查了一下電路沒有連錯(cuò)，于是開始接通電源，但是沒有 達(dá)到預(yù)期的效果，示波器上的波形是凌亂的干擾信號(hào)。我們斷開了電源，用萬(wàn)用表一 級(jí)一級(jí)的排查，才發(fā)現(xiàn)一個(gè)地方的接頭處銅線留得過(guò)長(zhǎng)不小心接觸到了另一結(jié)點(diǎn)。在 改過(guò)缺陷之后經(jīng)過(guò)不斷的調(diào)試，終于得到了清晰的波形。當(dāng)改變信號(hào)源的頻率，得到 與仿真結(jié)果相差不大的濾波效果。4.3 誤差分析 元器件誤差，由于計(jì)算得出的元件參數(shù)比較理想化，而實(shí)際中用的元件很難匹配所 有的參數(shù)，如為方便電路的調(diào)節(jié)，壓控電壓源電路中160KQ電阻用電位器代替，通過(guò) 電位器的調(diào)節(jié)

13、盡可能的接近需要的理想電阻值。至于電容，誤差更大。 運(yùn)放的性能。本次課程設(shè)計(jì)所用的運(yùn)放UA7 4 1芯片，通用型運(yùn)放，不可能達(dá)到 理想運(yùn)放的虛短、虛斷的條件。因此輸出不可能達(dá)到理想值。 儀器誤差。函數(shù)發(fā)生器大約有50Q內(nèi)阻，示波器本身誤差示數(shù)誤差以及波形的抖動(dòng) 造成的誤差。 直流穩(wěn)壓電源的輸出值并不完全等于理論值。這對(duì)放大倍數(shù)有所影響。設(shè)計(jì)結(jié)論心得本學(xué)期的模電課程，我們學(xué)到了大量的電路分析，各種電路的應(yīng)用功能，但在實(shí) 際應(yīng)用中卻顯得有點(diǎn)欠缺，而這次的課程設(shè)計(jì)，我們學(xué)會(huì)了比較電路在實(shí)際物體模塊 制作過(guò)程中的使用方法，同時(shí)在資料的查閱中，也學(xué)會(huì)了其他電路的詳細(xì)功能及使用， 對(duì)于自己的實(shí)際動(dòng)手能力是

14、一個(gè)很大的提高。學(xué)到了很多，也讓我發(fā)現(xiàn)了自己的很多 不足，特別是在實(shí)際電路的元件布局和電路參數(shù)的設(shè)定中，發(fā)現(xiàn)自己在很多方面都不 太了解，在以后的學(xué)習(xí)中又帶提高。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，作為一個(gè)小組，我們?cè)趥€(gè)方面都互相促進(jìn)，在電路板的焊 接方面更是團(tuán)結(jié)合作。從元件的布局合理度，到焊接外觀、電路板的復(fù)雜度的過(guò)程中 我們的默契越來(lái)越好。在焊接過(guò)程中，應(yīng)該要遵循著做一部分完成一部分的檢測(cè)方法，以免在完成電 路板焊接后檢測(cè)突然發(fā)現(xiàn)電路板不能正常工作，以至于無(wú)法電路那一部分出現(xiàn)問(wèn)題進(jìn) 行修正，更進(jìn)一步會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電路的毀壞。所以在以后的電路實(shí)際制作過(guò)程中，要做 一部分檢測(cè)一部分，著可獲得很好的經(jīng)驗(yàn)。本次的課程設(shè)計(jì)，對(duì)我們的實(shí)際動(dòng)手能力 有一個(gè)很大的提高，因?yàn)榕囵B(yǎng)了我們查