多功能濾波器設(shè)計(jì)仿真與實(shí)現(xiàn)

1、目錄TOC o 1-5 h z題目1 HYPERLINK l bookmark4 內(nèi)容摘要1 HYPERLINK l bookmark6 設(shè)計(jì)任務(wù)1 HYPERLINK l bookmark8 設(shè)計(jì)要求1 HYPERLINK l bookmark16 方案論證2電路仿真驗(yàn)證5實(shí)物焊接810總結(jié)參考文獻(xiàn)11附錄：元件清單11武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)A課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 題目：多功能濾波器設(shè)計(jì)仿真與實(shí)現(xiàn)內(nèi)容摘要為更好的運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，加深對(duì)電子電路的掌握，達(dá)到創(chuàng)新的目的。通過(guò)實(shí)踐制作一個(gè)多功能濾波器，學(xué)會(huì)合理的利用集成電子器件制作電路基于模擬電路的課程設(shè)計(jì)與制作。本次設(shè)計(jì)制作一個(gè)多功能有源濾波器，

2、使用四個(gè)運(yùn)算放電器，分別實(shí)現(xiàn)低通，帶通，帶阻，高通濾波電路，實(shí)現(xiàn)多功能濾波電路的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)要求，完成具有高通、低通、帶通、陷波功能的濾波器電路的仿真設(shè)計(jì)、裝配與調(diào)試。設(shè)計(jì)要求截止頻率可調(diào)；選擇電路方案，完成對(duì)確定方案電路的設(shè)計(jì)。利用Proteus或Multisim仿真設(shè)計(jì)電路原理圖，確定電路元件參數(shù)、掌握電路工作原理并仿真實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。安裝調(diào)試并按規(guī)范要求格式完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告書。選做：利用仿真軟件的PCB設(shè)計(jì)功能進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)。方案論證基本電路分析由上圖所示的電路原理圖可得以下各式。uRRuRuRuU-5(1+-)U-p2Uu01R+RRIIR02RiR03451313U一丄U02SR

3、C01U=-03丄USRC02U04RU+RU03R0276丿=_R8由以上各式可以得到A,B,C,D四個(gè)輸出端口的電壓增益分別為:以下各式為電壓增益的復(fù)頻域表示。01，02，AA03，04。U。廣U=iA（x）S2AUR1甘SRRCA02UR,、RR）iS2+r62+R+5RS6o1+R+R-345k3i丿S2+0s+62Q0A（0）603R2iS2+62o6S2+os+62QoiRfRRQ=R+5R1+R2+開45I31丿R=R=R=R=R=R=R=R=r二ioko12345678C二C二o.oi叮12RCQ=0.66IA(0)1=IA(J1=1(0dB)A(3)=0.66(3.6dB)0

4、圖二為各電壓增益關(guān)于角頻率3的函數(shù)圖像。二階低通二階髙迪二階帶通二階帶帆I(xiàn)二階全通A(s)=圖二由圖中可以看出A端口輸出電壓在高頻輸入時(shí)正常輸出，低頻時(shí)信號(hào)被衰減，因此具有高通特性。B端口輸出電壓在低頻與高頻輸入時(shí)都被衰減，因此具有帶通特性。C端口輸出電壓在高頻輸入時(shí)被衰減，因此具有帶通特性。D端口輸出電壓在中頻輸入時(shí)被衰減，因此具有帶阻特性。綜合以上分析，多功能濾波電路可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高通，帶通，低通，帶阻四種濾波特性。濾波電路的截止頻率為f0=2RT，前文中的各個(gè)各式構(gòu)成了確定多功能有源濾波器電阻，電容的原則。若改變?yōu)V波器的高低通截止頻率，可調(diào)節(jié)電路中電容值或電阻值。電路仿真驗(yàn)證本次制作采用P

5、roteus仿真軟件仿真。首先在軟件工作區(qū)繪制電路源理圖，并確定個(gè)電路元件的值，如圖三所示。采用不同頻率的輸入信號(hào)，觀察A,B,C,D四個(gè)輸出端口的輸出電壓波形。其中A為高頻輸出，B為帶通輸出，C為低通輸出，D為帶阻輸出。jatiFiMbnmeiMmBBg：iiWi申*cuHttnwJitPQ呂*魚閔即c囪取3E曲*戶E料址BQK?,目Ei圖三圖四為高頻信號(hào)輸入，圖中可以看出此時(shí)A，D端口正常輸出，B,，C端口輸出被抑制。圖五為低頻信號(hào)輸入，圖中可以看出此時(shí)C，D端口正常輸出，A，B端口輸出被抑制。由此可以看出此濾波電路中A斷口具有高通特性，B端口具有帶通特性，C端口具有帶通特性，D端口具有帶

6、阻特性。武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)A課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書r-:h；聶吟” 林E)TT|H-TtlD.4MK&)JWlS.iElLiflSikl.ikii-lW*lH|冶州金UK.-.E)B3Epjterm網(wǎng)話DEFaiLTINPUTcijTPurGflDUICiE肉C1-IIc呵*.C14UM1B*!*5H*-如F|MVIME.IHin韓詢魁園幣I礎(chǔ)燒筒w*t=.iEILIV$IMQiSEi0m+螢Q致口、r.xMfeHI_片#0矗urxaasiniVvjWE：ntnr色顧瞋|円上新迅i圖五圖六中可以看出此時(shí)A,B,C三端口信號(hào)都可以正常通過(guò)，D端口信號(hào)被抑制。此時(shí)信為中頻輸入。這說(shuō)明高通，帶通，

7、低通頻域具有交叉之處。此處頻率的信號(hào)輸入時(shí)，A,B,C三端都有輸出。武漢理工大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)A課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 悩El工*逐討忡；，tHB曲，遷畑雷IWBi3列矗力IW沖cLIICT直T赳曲Kfl需噩IIEllI百帝霜eabh圖六實(shí)物焊接按照電路圖在面包板上用焊錫直接焊接，焊接圖如下。圖七為反側(cè)照片，圖八為正面照片。r!弋fiICGCQJO0QQ三乙0-7JJco00000aQmo?QQ990QWQooom圖七本次設(shè)計(jì)主要通過(guò)模擬電路的知識(shí)設(shè)計(jì)出能夠通過(guò)低頻，高頻，通帶，阻帶的多功能濾波電路。其中包括四部分電路，分別是高通濾波電路，帶通濾波電路，低通濾波電路，帶阻濾波電路。整個(gè)電路使用了四個(gè)

8、集成運(yùn)放。四個(gè)集成運(yùn)放通過(guò)電阻和電容串接。四個(gè)集成運(yùn)放分別構(gòu)成了高通，帶通，低通，帶阻輸出。二階濾波電路的主要性能指標(biāo)有通帶增益，Q值及截止頻率等。以proteus為平臺(tái)分析二階多功能濾波電路，使用虛擬示波器等虛擬元件，采用交流分析方法和參數(shù)掃描分析方法，仿真分析了二階多功能濾波電路的工作特性，及各元件的參數(shù)對(duì)輸入輸出的影響。通過(guò)仿真分析，仿真結(jié)果與理論計(jì)算相符。根據(jù)本課程設(shè)計(jì)的計(jì)劃安排，經(jīng)過(guò)緊張的學(xué)習(xí)工作，基本實(shí)現(xiàn)了原定的目的與任務(wù)，完成了多功能濾波器設(shè)計(jì)仿真與實(shí)現(xiàn)的任務(wù)。通過(guò)本次模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步掌握了有源濾波器及示波器在測(cè)量時(shí)的注意事項(xiàng)和操作規(guī)范。與此同時(shí)，我了解了二階多功能濾波電路的設(shè)計(jì)方案，并掌握了電路的調(diào)試方法，并且加深了解二階有源濾波器在現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際運(yùn)用。本次設(shè)計(jì)由4人組成一組，分工合作，一人負(fù)責(zé)電路原理圖的設(shè)計(jì)，一人負(fù)責(zé)模擬仿真，一人負(fù)責(zé)實(shí)物焊接與調(diào)試，一人負(fù)責(zé)擬寫設(shè)計(jì)報(bào)告。參考文獻(xiàn)華成英，童詩(shī)白主編,模擬電