六阶有源低通滤波器总结ppt课件

六阶有源低通滤波器,组员:郑兴权缪堂伟汪翀,1,1.设计要求2.系统框架/方案、仿真、设计等材料说明3.实物展示和结果测试4.数据的分析5.通过计算可知，三级的放大符合我们的设计要求，在截止频率10KHZ之内，KP增益保存不变，随着频率的增大，输入输出的波形有一定的相位差，从最初的18度到截止频率时的175度,2,一、设计要求,1、截止频率为10KZ;2、通带内允许范围9.576dB;3、阻带衰减：-26dB;4、采用三级放大：2.4824；1.586；1.0619，Kp=4.2；,3,2.1系统框架/方案、仿真、设计等材料说明,2.1.1系统设计框架/方案的论证系统的总体设计主要包括了传递函数，选择电路结构，选择有源器件及计算无源元件参数四个步骤。（1）、确定系统的传递函数确定电路的传递函数首先选择一种逼近方法，对于选择有巴特沃斯逼近电路，切比雪夫逼近电路，贝塞尔逼近电路。对相位非常敏感的电路选择贝塞尔逼近电路，大多数的情况下我们选择巴特沃斯逼近电路和切比雪夫逼近电路。电路阶数选择应按照给定的,4,通带截止频率，阻带的截止频率，通带增益变化量来选择阶数。（2）、电路的选择，有一阶滤波电路，压控电压源型滤波电路，无限增益多路反馈电路，双二阶环电路，可根据自己的设计要求选择相应的电路。注意，电路的选择与特性要求密切相关，而特性的要求需要我们选择灵敏度较低的电路，这就要求我们对品质因数的要求更高。（3）、有源器件的选择，由于器件的特性不理想，一般情况下会限制信号的频率上限，同时避免会引入噪声，降低信噪比，从而限制有用信号的下限幅值。根据信号幅值范围及信噪比要求，选择噪声足够低的器件，达到自己的设计要求。,5,（4）、无源参数的计算，滤波器的特性主要由R,C元件值决定，根据电路的要求，计算出对应的R,C参数。2.1.2系统仿真及说明,6,说明：第一幅图是采用Multisim13.0仿真的电路，根据计算出的R,C值，确定相应电路结构，仿真的结果符合自己的设计要求，采用LM324芯片4级运放放大。第二幅图为仿真的波特仪实验结果图，从仿真的数据可以看出，设计的电路为低通滤波器，截止频率为10KHZ。,7,2.2系统设计及说明根据对比选择，本次滤波器设计为六阶低通滤波器，采用巴特沃斯逼近电路，压控电压源型滤波电路，以下为各参数的计算：6阶巴特沃思低通滤波器的传递函数，用3个2阶巴特沃思低通滤波器构1个6阶巴特沃恩低通滤波器，其传递函数为：为了简化计算，其参数满足如下条件：选取C=0.1uF，可算得R=160,8,6阶巴特沃思低通滤波器3个阻尼系数为：0.5176；1.414；1.9386，由此算得两个零频增益为：G1=3-0.5176=2.48224G2=3-1.414=1.586G3=3-1.9381=1.0619可以选择3个2阶巴特沃斯低通滤波器级联组成。增益分别为：G1=1+1.148G2=1+0.586G3=1+0.00619对于第一级，若选取R3=60K，则R4=3.714K；对于第二级，若选取R7=30K，则R8=17.58K；对于第三级，若选取R11=20K，则R12=29.684K。,9,2.3测试框架和各指标测试方法的描述,2.3.1输入输出的Vpp测量输入的Vpp测量，可以通过函数发生器的输入电压读取，根据电路的要求，输入电压的Vpp为1V；输出的Vpp测量，使用示波器的进行测量，示波器的使用，可以观察出Vmax,Vmin,Vpp,电路的相位偏移。2.3.2三级中各级的VPP测量三级中各级的VPP测量，使用示波器进行测量，使用示波器电笔逐级测量LM324芯片各级的输出端，记录数据。2.3.3各个频率下波形的记录测量的频率有1KHZ,2KHZ,10KHZ,20KHZ，使用示波器测出对应频率下波形图，使用手机进行拍照，用于数据的处理使用。,10,2.4测试主要设备及设备指标要求与评价,2.4.1DP832主要性能指标单路输出40V/5A,20V/10A,最大功率可达到195W低纹波噪声:350uVrms/3mVpp快速的瞬态响应时间:50us0.01%的电源调节率和负载调节率内置V/A/W测量和波形显示实时测量并同时显示V/A/W参数变化趋势。输出分析、监视、设置预设等功能具有输出分析、监视、设置预设等功能，实现全方位监控分析。,11,2.4.2DG1022U主要性能指标,12,2.4.3SDS3102主要性能指标带宽高达1GHz实时采样率高达4GSa/s存储深度达10Mpts/CH波形捕获率高达250,000帧/秒高波形捕获率实时波形录制以及回放，分析功能256级波形辉度和色温显示采用windows操作系统，支持键鼠控制提供IIC，SPI，RS232，CAN，LIN等总线的触发和解码功能,13,2.4.4对于实验提供仪器的评价实验室提供的仪器，信号发生器，学生电源，示波器都满足电路的测量要求，对于示波器的不足，RIGOL型号不能读出其相位，使用SDS3102型号的可自动读出，精度更高，测量的数据更准确,14,三、实物展示和结果测试,15,16,四、数据分析,1KHZ频率数据记录2KHZ频率数据记录,17,10KHZ数据记录20KHZ数据记录,18,各个频率下相位的变化,输入波形和输出波形有一定的相位差，大约为18度，在10KHZ的范围变化频率，输出波形的相位一直在变化，到截止频率10KHZ时，相位差达到170度左右，这是由于放大器的电容引起的，可以才有电容相位补偿或者电感补偿，使输出的波形和输入的波形的相位差减小。,19,1KHZ时：第一级放大倍数KP1=1.15/1.05=1.10第二级放大倍数KP2=1.8/1.16=1.55第三级放大倍数KP3=4.40/1.80=2.33KP=4.40/1.05=4.192,20,2KHZ时：第一级放大倍数KP1=1.16/1.05=1.10第二级放大倍数KP2=1.79/1.16=1.55第三级放大倍数KP3=4.40/1.80=2.33KP=4.40/1.05=4.192,21,10KHZ时：KP=3.7/1.05=3.523,22,20KHZ时：KP=0.023/1.05=0.021通过计算可知，三级的放大符合我们的设计要求，在截止频率10KHZ之内，KP增益保存不变，随着频率的增大，输入输出的波形有一定的相位差，从最初的18度到截止频率时的175度。,23,五、测试小结,在测试的过程中出现了一些小差错，首先我们的实物被人插反了导致结果没有输处波型，后来我们经过了一系列的调试，先是做了分析可能哪些地方出错会导致这个结果，然后经过了一系列排查，例如用万用表测量每个地方的导线通路，最后我们用万用表测芯片的管脚电压和输出管脚的波形，发现管脚无电压且芯片无输出，然后发现芯片因为接反而导致芯片烧坏，最后我们组重新找了一块芯片进行