二階有源帶通濾波器

※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※2012級(jí)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)課題名稱有源帶通濾波器姓名*********學(xué)號(hào)*********院、系、部通信與電子工程學(xué)院專業(yè)電子科學(xué)與技術(shù)指導(dǎo)教師蔣冬初2013年12一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)二階有源帶通濾波器要求：1.帶通濾波器的通帶增益為，中心頻率為，品質(zhì)因素。2設(shè)計(jì)電路具有元器件少，增益穩(wěn)定，幅頻響應(yīng)好等特點(diǎn)指導(dǎo)教師簽名：2013年12月日二、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師簽名：2013年12月日三、成績(jī)驗(yàn)收蓋章2013年12月日

RC有源帶通濾波器的設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)目的了解二階有源帶通濾波器的性能特點(diǎn)。掌握濾波器有關(guān)參數(shù)的測(cè)量和計(jì)算方法。掌握二階壓控電壓源有源濾波器的設(shè)計(jì)與測(cè)試方法。2設(shè)計(jì)思路及分析放大器放大器反饋網(wǎng)絡(luò)RC網(wǎng)絡(luò)1）RC網(wǎng)絡(luò)的作用在電路中RC網(wǎng)絡(luò)起著濾波的作用，濾掉不需要的信號(hào)，這樣在對(duì)波形的選取上起著至關(guān)重要的作用，通常主要由電阻與電容組成。2）放大器的作用在電路中運(yùn)用了通向輸入運(yùn)放，其閉環(huán)增益RVF=1+R5/R4，同相放大器具有輸入阻抗高，輸出阻抗很低的特點(diǎn)，廣泛用于前置放大級(jí)。3）反饋網(wǎng)絡(luò)的作用將輸出信號(hào)的一部分或者全部通過(guò)牧電路印相輸入端，稱為反饋，其中的電路稱為反饋哦網(wǎng)絡(luò)，反饋網(wǎng)絡(luò)分為正負(fù)反饋。3電路設(shè)計(jì)1）濾波器的傳輸函數(shù)與性能參數(shù)由RC元件與與運(yùn)算放大器組成的濾波器稱為RC有源濾波器，其功能是讓一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)通過(guò)，抑制或急劇衰減此頻率范圍以外的信號(hào)，因?yàn)檫\(yùn)算放大器帶寬限制，這類濾波器僅適用于低頻范圍。具有理想特性的濾波器是很難實(shí)現(xiàn)的，只能用實(shí)際特性去逼近理想，常用的逼近方法是巴特沃斯最大啊平坦響應(yīng)和切比雪夫等波動(dòng)響應(yīng)。在不許帶內(nèi)由波動(dòng)時(shí)，用巴特沃斯最大響應(yīng)較好，如果給定帶內(nèi)所允許的波紋差，用切比雪夫響應(yīng)較好。幅頻特性曲線如下圖一2）原理圖圖二結(jié)合原理分析=1\*GB3①已知條件已知濾波器的響應(yīng)，濾波器的電路形式，濾波器的類型，濾波器的性能參數(shù)類型傳輸函數(shù)帶通A(S)==2\*GB3②設(shè)計(jì)步驟根據(jù)截止頻率，從表1中選取一個(gè)電容C的標(biāo)稱值使其滿足K=100/表1濾波器工作頻率與濾波電容取值的對(duì)應(yīng)關(guān)系F(1-10)Hz(10-100)Hz（100-1000）Hz（1-10）kHz（10-102）kHz（102-103）c（20-10）F(10-0.1)uF(0.1-0.01)uF(104-10(103-10(102注意：(1)K不能太大，否則會(huì)使電阻的阻值較大，從而使引入增加。從設(shè)計(jì)表中查出Av對(duì)應(yīng)的電容值及K=1時(shí)的電阻值，再將這些阻值乘以參數(shù)K的電阻的設(shè)計(jì)值。實(shí)驗(yàn)調(diào)整并修改電容，電阻值，測(cè)量濾波器的性能參數(shù)，繪制幅頻特性。表2電路的設(shè)計(jì)表二階帶通濾波器設(shè)計(jì)表性能參數(shù)設(shè)計(jì)表電路元件值（Q=0.707）Av=2R1=15.92KR2=15.92KR3=31.83KR4=-20KR5=11.72K注意事項(xiàng)電阻的標(biāo)稱值竟可能近似于設(shè)計(jì)值，盡可能采用金屬膜電阻及容差小于10%的電容。在測(cè)量過(guò)程中，若某項(xiàng)指標(biāo)偏差較大，則引發(fā)根據(jù)設(shè)計(jì)表調(diào)整修改相應(yīng)值4元件參數(shù)的計(jì)算二階帶通濾波器參數(shù)表達(dá)（1） （2）（3）(2)參數(shù)計(jì)算因?yàn)橥◣г鲆鍭v=2，截止頻率fh=1000HzUi=100Mv；所以通過(guò)查表得取C=0.1UF時(shí)計(jì)算出對(duì)應(yīng)的參數(shù)K=10.從表1中去Q=10，得Av=2時(shí)，取C=C1=0.01UF，R1=15.92KR2=15.92K，R3=31.83K,R4=20，R5=11.72K.。5工作原理濾波電路是一種能使楊浦用頻率通過(guò)，同時(shí)抑制無(wú)用成分的電路。濾波電路種類很多，由集成運(yùn)算放大器，電阻電容構(gòu)成有源濾波器，有源濾波器不用電感，體積小，重量輕，有一定的放大能力與帶負(fù)載能力。由于受到集成運(yùn)輸放大器的限制，有源濾波器主要應(yīng)用于低頻場(chǎng)合，帶通濾波電路是指某一段的信號(hào)能通過(guò)，該段之外的信號(hào)不能通過(guò)。6理論計(jì)算1）二階帶通濾波電路表3測(cè)量分析二階帶寬電路幅頻特性R1R2R3R4R5UAumf/dB測(cè)量值Fh/Hz測(cè)量值Fh/Db理論值15.82k15.92k31.83k20k11.72k0.01u-2.31.9321.9322)理論值計(jì)算與分析=1\*GB3①S==2\*GB3②=3\*GB3③+其中帶通濾波器中心角頻率，品質(zhì)因素，電路的增益分別為（取C1=C2=C）在工程上，定義增益自A（f0）下降3dB時(shí)的上下限頻率之差為通頻帶，用BW0.7表示。要求其值大于有用信號(hào)的頻譜寬度，保證信號(hào)的不是真?zhèn)鬏敗＞C上分析，當(dāng)有源帶通濾波器的同相放大倍數(shù)Au=1+R5/R4變化時(shí)，既影響增益A0，又影響Q值，二中心頻率W0與通帶增益無(wú)關(guān).7仿真分析帶通濾波器仿真結(jié)果分析：電路的幅頻特性衰減速率主要由電路的品質(zhì)因素Q決定，測(cè)出的數(shù)據(jù)如圖三圖四仿真結(jié)果可以看出，當(dāng)Q=0.707時(shí)幅頻特性比較平坦，當(dāng)Q>0.707幅頻特性會(huì)出現(xiàn)峰值現(xiàn)象，在Q=0.707時(shí)，當(dāng)f=fn時(shí)，201g，即特征頻率fn就是截止頻率，并且Q越大，曲線越尖銳。心得體會(huì)剛開(kāi)始這次課程設(shè)計(jì)的時(shí)候，我真的感覺(jué)無(wú)從下手，沒(méi)有任何設(shè)計(jì)思路。對(duì)于很多從事科研設(shè)計(jì)的人來(lái)說(shuō)，這也許很容易，但是對(duì)我來(lái)說(shuō)，平時(shí)所學(xué)的理論知識(shí)此刻也起不了什么作用，這使我遇到了層出不窮的難題，現(xiàn)在才真的知道了理論與實(shí)際的差距。在理論的學(xué)習(xí)中，覺(jué)得還順手，但在實(shí)際應(yīng)用中就顯得那么的無(wú)能為力。為了做好這個(gè)課程設(shè)計(jì)，我花了很多時(shí)間，從電路的分析與設(shè)計(jì)到最后的電路仿真測(cè)試，讓我真正的感覺(jué)到了自己各方面知識(shí)的匱乏以及經(jīng)驗(yàn)的不足