焦炉移动机车自动控制系统功率放大器的设计--毕业论文.doc

学院毕业设计（论文） 毕业设计（论文）题目：焦炉移动机车自动控制系统功率放大器的设计学院毕业设计（论文）诚信声明书本人郑重声明：本人所提交的毕业设计（论文）焦炉移动机车自动控制系统功率放大器的设计，是本人在指导教师的指导下取得的成果。毕业设计（论文）中引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，毕业设计（论文）中的结论和结果为本人独立完成。有关教师、同学和其他人员对完成本毕业设计（论文）提出过并为我在设计（论文）中采纳的意见、建议，均已在文中作了明确说明并表示谢意。如本人的毕业设计（论文）涉及抄袭或剽窃等行为，本人愿承担由此而造成的一切后果及责任。 毕业设计（论文）作者： （签名） 指 导 教 师 （已阅）： （签名） 年 月 日摘要本课题是以感应无线通信技术为基础的应用于焦炉移动机车自动控制系统中移动站功率放大器的设计。该设计的主要作用是将移动机车位置信息通过感应无线技术输出二进制编码经FSK调制为载波信号，再进行整流、滤波、放大后输出稳定的信号被中控系统有效识别。设计中主要应用了集成运放NE5532、LM324、集成滤波芯片MAX275。本文相信解说了整流电路、放大电路、滤波电路的设计。痛时对通信原理、感应无线技术、相关主要元器件的特点也做了比较详细的介绍。关键词：数据通信、感应无线、编码扁平电缆、有缘滤波、整流电路、前置放大、功率放大。ABSTRACT This topic is take induces the wireless communication to move in the locomotive automatic control system as the foundation application in the coke oven to move the station power amplifier the design. This design main function is moves the locomotive positional information through the induction wireless technology output binary code after the FSK modulation is the intelligence signal, after again carries on the rectification, the filter, the enlargement outputs the stable signal to control by the system effective recognition. In the design mainly applied the integration to transport puts NE5532, LM324, integrated filter chip MAX275.This article believed illustrated the leveling circuit, enlarges the electric circuit, the filter circuit design. When pain to the correspondence principle, the induction wireless technology, the correlation main primary device characteristic has also made the quite detailed introductionKey words: The data communication, the induction wireless, Coding flat cable, is predestined friends the filter, the leveling circuit, the pre-amplification, the power enlarges。目 录摘要ABSTRACT1.绪论12.焦炉移动机车自动控制系统的介绍12.1 系统组成12.2 无线感应技术42.3 编码扁平电缆43、数据通信53.1数据通信原理53.2数据通信系统的组成53.3数字信号的调制（FSK）63.4焦炉移动机车自动控制系统中数据通信链路64、通信功率放大器的设计74.1功率放大器主要解决的问题74.2功率放大器设计流程图74.3功率放大器中元器件的选择及介绍84.3.1 芯片NE553284.3.2芯片LM324114.3.3 MAX芯片144.4 电路原理图设计154.4.1 整流电路154.4.2 运放电路154.4.3 滤波电路164.4.4 功率放大电路184.4.5 电路总原理图185 结束语20参考文献21致谢221.绪论工业自动化中，焦炉移动机车自动控制系统是由地面控制室、数据处理中心、编码扁平电缆、车上控制器和车上显示屏组成。它通过沿着轨道安装的编码扁平电缆将各移动机车（推焦车、拦焦车、熄焦车）和地在控制室有机的联系在一起。车上部分通过控制器与机车电器室交换信息，通过显示屏和语言向车上人员传递信息。地面控制室通过收集、分析、处理各种机车送来的信息形成控制指令只会各车工作状态。并可在局域网上设立专用多页，便于各部门查询生产全过程有关信息。移动机车它对生产过程管理以及计算机集中联控有着重要意义。它提高了生产管理自动化水平，保证安全生产、提高了生产效率和经济效益。本文主要讲述了移动机车自动控制系统中功率放大器的设计。它的线性度。输出功率以及效率很大程度上影响着系统中的信号品质、通信距离和待机时间。2.焦炉移动机车自动控制系统的介绍2.1 系统组成如图 l-1所示， 系统采用三级计算机结构， 机上部分是系统的控制级， 其主控器采用 SIEMEN S s7 200系列 PLC ；控制中心构成系统的中控级，由 SIE M EN S S7。 300 系列 PL C 和地上局(地面位置检测设备仪器及通信设备仪器 ) 组成；两者间的通信采用感应无线技术 ，由编码电缆和机车上天线完成 ； 管理级 由计划记录与实时动画两台工控机组成， 其与中控级通信 由串行接 口完成， 并且通过网络适配器和企业的局域网相连， 实行高一级的管理监控。因管理计算机和控制中心全部位于地面控制室， 因此习惯上把系统看成由机上部分 和编码扁平电缆 与地面中控室 (计划记录、实时动画_ 丁控机+控制中心 ) 三部分组成。整个 系统通过沿机车轨道安装的编码电缆将各焦炉移动机车与地面控制室有机的联系在一起。 编码电缆传达机上部分控制器与地面网络中心发送出来的信息， 如 图l-1 焦炉机车联锁与炉号识别系统组成。并产生检测地址信号， 送达到地面控制室的 编码扁平电缆 编码扁平电缆 编码扁平电缆机上部分机上部分机上部分机上部分机上部分机上部分机上部分控制中心机上部分机上部分 编码扁平电缆装煤车熄焦车推焦车拦焦车局域网计划记录实时动画局域网实时动画无线感应检测位置装置检测到各作业机车的实时精确地绝对位置。图2-1焦炉机车系统构成机上部分通过中心控制器和机车电器室两者之间交换信息、 并通过显示屏与语音报道向作业机车上人员传递实时信息。 网络中心经过收集整理、 分析、 处理各作业机车送来的信息形成控制指令来指挥各车工作。 中控数据处理中心(记录计划工控机 )能自动生成产生计划、记录、统计报表 实时动画工控机可以动态得显示各机车工作状态。四大移动机车各使用一组编码电缆实现各 自的数据信息通信与位置检测，所以推焦车和拦焦车、熄焦车与装煤车各自对应一地上局。 地上局是由地址检测与数据通信两个部分组成的： 检测地址部分一一对应编码电缆上各移动机车的位置检测；而数据通信部分则完成中控室与之对应的电缆上各个作业车辆的通信联络和数据传工业自动化中，焦炉移动四机车自动控制系统是由地面控制室、数据处理中心、编码电缆、车上控制器和车上显示屏组成。它通过沿着轨道安装的编码扁平电缆将各移动机车（推焦车、拦焦车、熄焦车）和地在控制室有机的联系在一起。车上部分通过控制器与机车电器室交换信息，通过显示屏和语言向车上人员传递信息。地面控制室通过收集、分析、处理各种机车送来的信息形成控制指令只会各车工作状态。并可在局域网上设立专用多页，便于各部门查询生产全过程有关信息。移动机车它对生产过程管理以及计算机集中联控有着重要意义。它提高了生产管理自动化水平，保证安全生产、提高了生产效率和经济效益。本文主要讲述了移动机车自动控制系统中功率放大器的设计。它的线性度。输出功率以及效率很大程度上影响着系统中的信号品质、通信距离和待机时间。如图 l-1所示， 系统采用三级计算机结构， 机上部分是系统的控制级， 其主控器采用 SIEMEN S s7 200系列 PLC ；控制中心构成系统的中控级，由 SIE M EN S S7。 300 系列 PL C 和地上局(地面位置检测设备仪器及通信设备仪器 ) 组成；两者间的通信采用感应无线技术 ，由编码电缆和机车上天线完成 ； 管理级 由计划记录与实时动画两台工控机组成， 其与中控级通信 由串行接 口完成， 并且通过网络适配器和企业的局域网相连， 实行高一级的管理监控。因管理计算机和控制中心全部位于地面控制室， 因此习惯上把系统看成由机上部分 和编码扁平电缆 与地面中控室 (计划记录、实时动画_ 丁控机+控制中心 ) 三部分组成。整个 系统通过沿机车轨道安装的编码电缆将各焦炉移动机车与地面控制室有机的联系在一起。 编码电缆传送机上部分控制器与地面实时网络中心发送的信息， 如 图l-1 焦炉机车联锁与炉号识别系统组 成。并形成地址检测的信号， 送给至地面控制室地无线感应检测位置装置检测到各作业机车的实时精确地绝对位置。机上部分通过中控器和机车电器室两者之间交换信息、 通过显示屏与语音报道向车上人员传递实时信息。通过网络中心的收集整理、 分析、 处理各作业机车传递而来的信息形成控制指令来指挥各车工作。 中控数据处理中心(记录计划工控机 )能自动生成产生计划、记录、统计报表 实时动画工控机可以动态得显示各机车工作状态。四大移动机车各使用一组编码电缆实现各 自的数据信息通信与位置检测，所以推焦车和拦焦车、熄焦车与装煤车各自对应一地上局。 地上局是由地址检测与数据通信两个部分组成的： 检测地址部分一一对应编码电输。 车上部分是由车上的控制器与机上局两者组成：控制器的任务是收集各作业机车工作时的状态以及相关动作信息，向作业机车发出动作指令；而机上局则通过天线箱与编码电缆和地面控制室进行数据通信联络和数据传输。编码电缆与天线箱、 始端箱、段间箱和终端箱组成通信和检测位置的媒介， 是机车和地面控制室之间进行沟通的桥梁。 发送天线和接收天线都采用分离式安装，从而使位置检测和通信相互不产生影响，从而保证了通信和位置检测的稳定可靠性。 同时，因为都安装在室外， 因此它们都采用密封结构，以 适应恶劣的现场环境。2.2 无线感应技术感应无线有称之为诱导母线，是一项通信技术。感应无线技术采用一条独特的编码电缆，成功的同时解决了工业上移动机车实现计算机集中管理控制的两大难题：第一，机车的定位问题。第二，机车与机车之间、机车与中控室的数据通信问题。因而在移动接车自动控制系统中得到了广泛的应用。也因此感应无线技术是焦炉移动机车制动控制系统中的核心。感应无线技术原理：在感应无线编码扁平电缆中有一对间隔一定距离就交叉一次的通信对线，两个交叉之间形成的闭环等同于一个单线圈 ，故安装在焦炉移动作业机车上的车上天线是由多匝线圈绕制而成 ，当天线中通过电流并靠近感应无线编码电缆时，在对应的电缆对线闭合环路中因电磁感应而产生感生电动势，并在通信对线中形成电流， 其实质上等效于互感变压器两端地信号传输。2.3 编码扁平电缆编码电缆内部有若干对按照一定的编码规则在不同的位置交叉的传输对线，各传输对线起着不同的作用，如图2-2所示。图2-2编码电缆内部传输对线平铺示意图实际使用时，编码电缆中任何一传输对线在其终端加一个匹配电阻，它的任何一个网孔，相当于一个单圈矩形线圈。传输对线的网孔既可以作为单圈发送线圈，也可以作为单圈接收线圈。3、数据通信3.1数据通信原理数据通信是将通信技术与计算机技术结合而产生的一种全新的通信方式。要在两地之间进行数据信息传输必须要有传输信道，而根据传输媒体不一样，划分为有线通信和无线通信。但其原理都是通过数据传输信道将数据终端和计算机联结起来，从而使几个不同地点的数据终端真正的实现软件和硬件与信息资源共享。3.2数据通信系统的组成计算机网络中，数据通信系统的任务是：把数据源计算机所产生的数据迅速、可靠、准确地传输到数据宿（目的）计算机或专用外设。从计算机网络技术的组成部分来看，一个完整的数据通信系统，一般有以下几个部分组成：数据终端，通信数据控制器，传输信道，信号转换器。1数据设备终端：包括数据的生成者与使用者，它依据协议控制数据通信的功能。较常用的数据终端就是网络中的微机。数据终端还可以为网络中的数据输出专用设备。2通信数据控制器：其功能除却通信状态的连接与监控和拆除等一些操作外，还可接收来自多个数据终端设备的信息，并转换信息格式。如微机内部的异步通信适配器（UART）、数字基带网中的网卡就是通信控制器。3通信信道：通信信道是指数据信息在信号变换器过程中传输的通道。如电话线路等模拟通信信道、专用数字通信信道、宽带电缆（CATV）和光纤等。4信号变换器：其的功能是把数据通信控制器提供的数据信息转换成适合通信信道要求的信号形式，或把信道中传来的数据信号转换成为可供数据终端设备使用的数据信息，最大限度的保证传输质量。在计算机网络的数据通信系统中，最常用的信号变换器是调制解调器和光纤通信网中的光电转换器。3.3数字信号的调制（FSK）为了保证通信效果，克服远距离信号传输中的问题，必须要通过调制将信号频谱搬移到高频信道中进行传输。这种将要发送的信号加载到高频信号的过程就叫调制，实际应用中，无论模拟信号还是数字信号，通常有三种最基本的调制方法：调幅、调频和调相。焦炉移动机车自控系统中主要应用的是调频（FSK），FSK-频移键控是利用载波信号的频率变化以此来传递数字信息。它是利用数字基带信号-离散取值的特点去键控载波信号来传递信息地一种数字调制技术。FSK是数据信息传输中使用得较早的调制方式,其主要的优点是： 实现起来比较容易，且抗噪声和抗衰减性较好。在中、低速的数据通信传输过程得到了较广泛的应用。所谓FSK就是用数字信号去调制载波信号的频率。如果是采用二进制调制信号，则称为2FSK；采用多进制调制信号，则称为MFSK。调制方法：2FSK可看作是两个不同载波频率的ASK已调信号之和。解调方法：相干法和非相干法。类型：二进制移频键控(2FSK)，多进制移频键控(MFSK)。3.4焦炉移动机车自动控制系统中数据通信链路图 3-1 为移动机车自控系统数据通信链路的硬件原理图，图3-1中上部分箭头是生产计划指令的信号流程，下部分箭头是生产机车工况信息的信号流程， 无线感应编码电缆和天线间是通过近距离 (5-25 m m )感应来实现信息双向传递。记录机生成产生的推焦作业指令通过RS、232接口传送到实时控制中心的 PLC 的数据通信模块 CP上， 经过 CPU 重新编码以后形成编码指令， 再通过数据通信模块 CP 送达各地上局(主要是由调制解调器IR MODEM构成 )，再经过调制放大以后 由无线感应编码扁平电缆发送出去。由于安装在各机车上的天线和编码电缆之间的距离仅 有5-25m m ， 通过近距离的感应， 经过调制的信号便被天线接收到， 经过放大以后送机上局， 解调以后还原为编码指令， 再经过机车上的控制器 (PLC )解释后变成制操作指令， 由IO 单元图3-1系统数据链路图输出用以控制各个作业机车来完成相应一些操作， 并送达车上液晶显示屏以显示完成信息和语音提示。同理，各个机车的实时工况信息按照图3-1中下部分的箭头方向上传到计划记录机中保存，产生生产记录，同时传达动画机完成工况动态显示。4、通信功率放大器的设计4.1功率放大器主要解决的问题对于放大器的了解，主要从输出功率、效率和失真这三方面考虑。在焦炉机车运行时，由于工作环境的恶劣和一些其他因素的干扰。在进行信号传递时难免会产生信号的微弱，失真等问题。对焦炉机车自动控制系统中的信号进行放大，避免产生信号失真。从而增强系统的稳定性、可靠性、可行性。4.2功率放大器设计流程图放大电路NE5532精密整流电路NE5532信号输入滤波电路MAX275信号输出图4-2-1功率放大器设计流程图4.3功率放大器中元器件的选择及介绍焦炉移动机车发出的串行数据是经过调制从发送线圈发出，由编码电缆通信对线感应接收而送往中控室；中控室发出的串行数据是经过调制从编码电缆上发出，由接收线圈感应接收送往移动机车。工业现场的同频干扰，以及信号传输过程中会回产生一些信号失真，衰减等现象。为了尽可能的避免此类情况的发生，本课题电路设计中选用运放芯片NE5532、LM324、MAX275。4.3.1 芯片NE5532NE5532是一种实现双运放高性并且能低噪声的集成运放器。 与一般的运算放大器相比较，它表现出更优秀的抗噪声性，驱动输出能力和较高的小信号与电源带宽得到提高。因而该器件比较适合用于高品质与专业音响和仪器与控制电路与数据通信放大器。假如对噪音比较看重的话，比较建议使用NE5532A的版，因为其可以更好的保证了噪音的电压指标。NE5532特点：小信号宽带为;10 MHZ驱动输出能力为：600，10V有效值噪音输入电压为：5nV/Hz(典型值) 其直流电压的增益为：50000 其交流电压的增益为：2200-10KHZ其功率带宽为：140 KHZ其转换速率为： 9 V/s大的电源电压范围为：3 V-20 V单位增益补偿 图4-3-1 NE5532芯片引脚图图4-3-2 NE5532直流电气参数图4-3-3 NE5532交流电气参数NE5532的测试电路 图4-3-4闭环频率响应图4-3-5电压跟随电路4.3.2芯片LM324LM324集成芯片内部构造由四运放构成，其优点相较于标准运算放大器而言，电源电压工作范围更宽，静态功耗更小，因此在生活中有着极为广泛的应用。LM324的四组运算放大器完全相同，除了共用工作电源外，四组器件完全独立。以其中一组运算放大器为例分析，其内部电路共由两级电路构成，其耦合方式为电容耦合，这使得两级电路的直流工作状态相互独立，互不影响。LM324的外部结构和内部结构LM324系列集成芯片（如图4-3-6）为四个完全相同的运算放大器封装在一起的集成电路，该集成电路外部具有十四个管脚，分别包含八个输入端口、四个输出端口以及两个电压端口。 图4-3-7为LM324的管脚连接图。除电源共用外，四组运放相互独立。由图可知：第1、7、8、14号管脚为输出管脚，分别对应四个运算放大器的输出端。第2、6、9、13号管脚为负输入端。第4、11两管脚连接工作电压。图4-3-6 LM324外部结构图图4-3-7 LM324引脚图使用时，在4、11号管脚处分别接入正负工作电源（一般为12V或15V）将输入端高点平输入至正输入端，低电平输入至负输入端，此时在输出端便可得到经过同相放大的电压。若将正负端反接，则可在输出端得到经过反响放大的电压。与标准运算放大器相比，LM324这种差动输入方式的器件具有显著的优点。它的优点在于电源电压范围宽、静态功耗小、可采用单（双）电源方式使用，价格低廉。因此，LM324的应用在各种电路中。LM324的应用1）LM324作反相交流放大器如图4-3-8所示： 此放大器可以代替晶体管实现交流放大,也可用于扩音机的前置放大等。电路无需调试。放大器实行单电源供电, 是由R1、R2 组成1/2 V+偏置,C1为消振电容。 放大器的电压增益Av是由外接电阻Ri、Rf决定的：Av=-Rf/Ri。“-”表示数日与输出的相位相反。按照图中所给予的数值, Av=-10。电路的输入电阻是Ri。正常情况下取Ri和信号源内阻值一样,再根据要求的放大增益再选定Rf的值。Co与Ci都是耦合电容。图4-3-8LM324作反相放大器 2）LM324作为同相交流放大器如图4-3-9所示： 其最大的特点是输入阻抗比较高。其中R1和R2构成1/2 V正分压电路,通过电阻R3对运算放大进行偏置。电路电压放大增益Av由外接电阻的大小决定：Av=1+Rf/R4,电路的输入电阻是R3。R4的阻值范围是几千欧姆到几十千欧姆不等。 3）LM324作交流信号三分配放大器如图4-3-10所示： 此电路将输入交流信号分为三路输出,三路信号分别用作指示、控制、分析用途。而对信号源 图4-3-9作同相放大器影响较小。因为运放Ai输入阻抗高,运放A1-A4全都把输出端直接接至负输入端,信号输入到正输入端,等同于于同相放大状态时Rf=0的情况,故各 放大器电 压放大倍数均是1,和分立元件组成射极跟随器作用相同。R1、R2组成的1/2V+偏置，静态时运放A1的输出电压为1/2V+，因此运放A2，A3、A4输出也为1/2V+，由于输入输出电容的隔直作用，取出交流信号，形成三路分配 输出。 4） LM324应用作测温电路如图4-3-11所示： 图4-3-10作三分配放大器感温探头是用一个硅三极管3DG6，将它接成二极管一样。硅晶体管的发射结的电压温度约为-2.5mV/，当温度上升1度，其发射结电压也将下降2.5mV。运放的A1的端口接成同相放大形式，温度越高，硅晶体管BG1压降会越小，运放的A1同相输入端电压就越低，且输出端电压一样越低。此过程为线性的放大过程。在A1输出端直接接上测量或者处理电路，即可指示温度或者进行其它的自动控制。5）LM324应用有源带通滤波器如图4-3-12所示： 图4-3-11作测温电路 许多的音响装置频谱分析器都使用此电路作为带通滤波器,用以选出各个不同频段信号,在显示上用点亮发光二极管的个数来指示信号幅度的大小。 ,中心频率fo处的电压增益Ao=B3/2B1,品质因数 ,3dB带宽B=1/（ 图4-3-12作滤波电路 *R3*C）也可以按设计确定的Q、fo、Ao值,去将带通滤波器各元件参数值求出来。R1=Q/（2n foAoC）,R2=Q/(2Q2-Ao)*2n foC),R3=2Q/(2n foC)。式中,当fo=1KHz时,C取0.01Uf。此电路也可以只使用单个电源,但需要将运放的正（+）输入端偏置在1/2 V+并将运放正输入端接至电阻R2下端既可。4.3.3 MAX芯片MAX275 的结构和引脚MAX275 可使用5 V 电源, 也可使用单 5V 供电, 电源最大电流不超过 30 mA, 其引脚如图 4-3-13 所示。 引脚中后缀字母 A、 B 是所属第几组滤波单元, A 为第一组, B 为第二组; IN 为输入端;BPI 为带通输入; BPO 为带通输出; LPO 为低通输出; FC 为工作方式和频率选择。MAX275 内部一个二阶节单元如图4-3-13 所示. 当用在低通滤波时用 LPO 作输出, 当用在带通滤波时用BPO 作输出。 图4-3-13 MAX275引脚带通滤波器的传递函数：式中: 是复极点对中心频率 处增益, 并有 ; Q 是复极点对的品质因数, 一般将它定义为带通滤波器增益最大时的频率 ( 不一定和 F 0 相等) 和在传输特性曲线中比最大增益低 3 dB( 或 0. 707 倍) 对应的上下两个频率 与之差比, 即 则图 4-3-14中各电阻阻值和带通滤波器参数件关系为显然, 带通滤波器的中心频率 , Q 值以及放大倍数由外接电阻 R 1 , R 2 , R 3 , R 4 决定. 当中心频率 , Q 值及增益确定后, 即可获得R 1, R2, R3, R4值。式中 , 是滤波器内部的电阻,引脚 FC 的接法决定它们的值, FC 接 V+ , ,FC 接 V- 时, , FC 接 GND 时, , 为了增大中心频率 与品质因数 Q 值的精度, FC 脚尽量接地; 是用于带通滤波时, 频率为 时引脚BOP 处增益。图4-3-14 MAX275内部的一个二阶节4.4 电路原理图设计4.4.1 整流电路把交流电变为单向脉冲电，称为整流。若能把微弱的交流电转换成单向脉动电则称为精密整流，此电路必须由精密二极管（由运放和二极管组成）来实现。图4-4-1 整流电路精密地址检测是根据天线收到的电压幅度来检测的，但是天线接收到的是正弦波，所以需要把波信号整流为平滑的幅度信号，才能易于被单片机采样检测。如图4-4-1所示U1A为半波镇流，U1B做加法和积分运算。4.4.2 运放电路集成运算放大器是一种把多级直流放大器做到一个集成芯片上，只要在外部接少量元器件就可以完成各种功能的器件。因为它早期是用在模拟计算机中做加法器、乘法器用，所以叫运算放大器。它含有多个引脚，一般用3个端子的三角形符号来表示，两个输入端与一个输出端，上面那个输入端是同相输入端，用“+”表示，下面那个输入端是反相输入端，用“-”表示。集成运算放大器可以完成加法、减法、乘、除和微分、积分多种运算，也可以接成交流或者直流放大器应用。图4-4-2所示是应用集成芯片NE5532组成的反相放大电路，输入信号经过电阻R1接到反相输入端，同相输入端经过R2接地，反相接入法电压放大倍数可以小于1也可以等于1.还可以大 于1.该电路运算公式为 ,W1为可调电位器，根据实际的情况改变放大倍数。由于天线接收信号比较小，在实际调试过程中，可根据需要，调节信号大小，这样具有更加强大的灵活性。图4-4-2信号放大电路4.4.3 滤波电路普通的有源滤波器是由运算运放与电阻和 电容构成, 是通过将一个低通滤波器和一个高通滤波器的级联来实现。 但是参数相对比较调整困难, 而且应用的场合频率较高, 由于影响滤波器特性容易被元件周围的电容影响, 滤波器偏离预想的工作状态。 普通的有源滤波器由于稳定性较差,比较难以实现窄带宽的设计, 不容易获得高的 Q 值, 难以满足系统所需的要求. MAX 275 是 MAXIM 公司推出的一款时间连续模拟集成的有源滤波器, 其片内硬件是由四 个运放电路以及若干个电阻与电容构成. 每两个运放组成一个二阶节, 且每个二阶节的中心频率都为 、 转折频率、 品质因数为 Q、 带宽增益是 都由 四个外部电阻来确定, 不需要外接的电容。不同组合的外接电阻可以实现-巴特沃思、 切比雪夫、 贝塞尔型低通、 带通滤波器。 滤波器中心频率范围为:100 Hz300 kHz; 带宽增益积是 16 MHz, 即对 40 kHz 的信号能放大 1400 倍; MAX275 还可以根据设计者的要求来实现高达 100 的品质因数Q值。 有源滤波器与其相比, MAX275 构成的滤波器的优点是结构简单，外接元件较少, 参数调整方便与不受运放器本身频率特性的影响等优点; 因为没有外接电容, 而且为单片结构, 因而在高频场合的时候受分布电容影响较小, 稳定性好。在实际上，噪声干扰较严重，滤波对于地址单元稳定的工作有着举足轻重的作用，因此，滤波电路的设计很重要。为获得阻带内最大衰减, 提高 Q 值, 即采用四阶滤波器设计, 通过将 MAX275 内部的两个2 阶滤波器级联实现, 即 B 部分的输入端接 A 部分的输出端。 电路图如图 4-4-3 所示。图4-4-3滤波电路按式前文4.3.3节关系式的方法确定外接电阻时, 明显所求电阻数值大于方程式的数值, 所以某些电阻得取值可以由设计者自己定义. 因此各电阻计算按照以下公式： 本文设计 ,取Q=25，滤波器FC接地，则 。设计时信号失真是由带通增益选择过高导致，过低则引起信号的衰减，降低了滤波的性能。则本课题将会对带通信号进行合适的放大取2.5DB。经以上的选择与计算，并经过实际多次调试调整，次带通滤波器中各电阻阻值如表4-4-4所示。电阻R1R2R3R4阻值（ ）24063.433059表4-4-4电阻取值表4.4.4 功率放大电路经过整流滤波的电信号稳定平滑，这时再接入由LM324组成的放大电路，是