二阶低通滤波器的设计_第1页
二阶低通滤波器的设计_第2页
二阶低通滤波器的设计_第3页
二阶低通滤波器的设计_第4页
二阶低通滤波器的设计_第5页
已阅读5页,还剩14页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

1、摘要滤波器是一种使用信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置,在信息处理、数据传送和抑制干扰等自动控制、通信及其它电子系统中应用广泛。滤波一般可分为有源滤波和无源滤波,有源滤波可以使幅频特性比拟陡峭,而无源滤波设计简单易行,但幅频特性不如有源滤波器,而且体积较大。二阶低通滤波器可用压控和无限增益多路反应。采用集成运放构成的RC有源滤波器具有输入阻抗高,输出阻抗低,可提供一定增益,截止频率可调等特点。压控电压源型二阶低通滤波电路是有源滤波电路的重要一种,适合作为多级放大器的级联。本文根据实际要求设计一种压控电压源型二阶有源低通滤波电路,采用EDA仿真软件Multisim1O对压控电压源型二阶有源

2、低通滤波电路进展仿真分析、调试,从而实现电路的优化设计。关键字:二阶低通滤波器,multisim仿真分析,电路设计目录第一章课程设计任务及要求31.1 设计任务31.2 设计要求3第二章系统设计方案选择42.1 总方案设计42.2 子框图的作用42.3 方案选择5第三章系统组成及工作原理5.6.3.1 有源二阶压控滤波器3.2 无限增益多路反应有源滤波器7.第四章单元电路设计、参数计算、器件选择8.4.1 二阶压控低通滤波器设计及参数计算8.4.2 无限增益多路反应有源滤波器的设计及参数计算9.第五章电路组装及调试1.05.1 压控电压源二阶低通滤波电路1.0.5.2 无限增益多路负反应二阶低

3、通滤波器1.1.第六章总结与体会错误!.未定义书签。.参考文献1.3附录一芯片介绍:1.4.附录二元件清单1.5.附录三实物图1.6.第一章课程设计任务及要求1.1设计任务1、学习RC有源滤波器的设计方法;2、由滤波器设计指标计算电路元件参数;3、设计二阶RC有源滤波器(低通);4、掌握有源滤波器的测试方法;5、测量有源滤波器的幅频特性。1.2设计要求1 .分别用压控电压源和无限增益多路反应两种方法设计电路2 .截止频率fc=2000HZ3 .增益Av=2第二章系统设计方案选择2.1 总方案设计2.1.1 方案框图图2.1.1RC有源滤波总框图2.2 子框图的作用1 RC网络的作用在电路中RC

4、网络起着滤波的作用,滤掉不需要的信号,这样在对波形的选取上起着至关重要的作用,通常主要由电阻和电容组成。2放大器的作用电路中运用了同相输入运放,其闭环增益RVF=1+R4/R3同相放大器具有输入阻抗非常高,输出阻抗很低的特点,广泛用于前置放大级。3反应网络的作用将输出信号的一局部或全部通过牧电路印象输入端,称为反应,其中电路称为反应网络,反应网络分为正、负反应2.3 方案选择1 .滤波器的选择一阶滤波器电路最简单,但带外传输系数衰减慢,一般在对带外衰减性要求不高的场合下选用。无限增益多环反应型滤波器的特性对参数变化比拟敏感,在这点上它不如压控电压源型二阶滤波器。2 .级数的选择滤波器的级数主要

5、根据对带外衰减特殊性的要求来确定。每一阶低通或高通电路可获得-6dB每倍频程-20dB每十倍频程的衰减,每二阶低通或高通电路可获得-12dB每倍频程-40dB每十倍频程的衰减。3元器件的选择一般设计滤波器时都要给定截止频率fc(带增益Av,以及品质因数Q二阶低通或高通一般为0.70Z。在设计时经常出现待确定其值的元件数目多于限制元件取值的参数之数目,因此有许多个元件均可满足给定的要求,这就需要设计者自行选定某些元件值。一般从选定电容器入手,因为电容标称值的分档较少,电容难配,而电阻易配,可根据工作频率围按照表1.1.3初选电容值。表1.1.3滤波器工作频率与滤波电容取值的对应关系f(110)H

6、z101。Hz1C2103Hz110KHz10103KHz1C2103KHzC(2010)F100.1uF0.10.01uF104103pF103102pF1C210pF第三章系统组成及工作原理3.1 有源二阶压控滤波器根底电品&如图1所示加±工If图1二阶有源低通滤波根底电路它由两节RC滤波电路和同相比例放大电路组成,在集成运放输出到集成运放同相输入之间引入一个负反应,在不同的频段,反应的极性不一样,当信号频率f>>f0时f0为截止频率,电路的每级RC电路的相移趋于-90o,两级RC电路的移相到-1800,电路的输出电压与输入电压的相位相反,故此时通过电容c引到

7、集成运放同相端的反应是负反应,反应信号将起着削弱输入信号的作用,使电压放大倍数减小,所以该反应将使二阶有源低通滤波器的幅频特性高频端迅速衰减,只允许低频端信号通过。具特点是输入阻抗高,输出阻抗低。传输函数为:A(s)Vo(s)Vi(s)Avf _ 21 (3-Avf)sCR (sCR)令8AoAvf称为通带增益1Q称为等效品质因数3AVF1c称为特征角频率RC23.1)那么A一"一s2s2Q注当320,即Af3时滤波电路才能稳定工作。3.2 无限增益多路反应有源滤波器无W幡多路负反馈二阶艇虎艇路根本形式图2图2在二阶压控电压源低通滤波电路中,由于输入信号加到集成运放的同相输入端,同时

8、电容C1在电路参数不适宜时会产生自激震荡。为了防止这一点,Aup取值应小于3.可以考虑将输入信号加到集成运放的反相输入端,采取和二阶压控电压源低通滤波电路一样的方式,引入多路反应,构成反相输入的二阶低通滤波电路,这样既能提高滤波电路的性能,也能提高在f=f0附近的频率特性幅度。由于所示电路中的运放可看成理想运放,即可认为其增益无穷大,所以该电路叫做无限增益多路反应低通滤波电路。A(s)C1C2R1R2Au(sl)CiRR211sR3C1C2R2R3Auo2sl1sLi其中:sl-,Q为品质因数。c第四章单元电路设计、参数计算、器件选择4.1二阶压控低通滤波器设计及参数计算将上武分甘与表1归化传

9、递两数的分母多项式比校熊一二乃Q道带内的电压放大带奶滤波器的故止仍骊和卬二 1J.RKq3,-I八.”-=1-+。一>0g%a'相工e所以根据上述推导公式可得:电路设计时应该使得R31,根据市场能买到的器R4件,那么可以取R4R310K,然后由中心频率计算公试可以取C1=C2=0.1uF,可以得出电阻R1=596.58k,R4=1.06255k.可以用2k的电位器代替,根本到达设计要求了。仿真电路图如下所示:lOOnF.2 .rMAr-iTOB255ktr:R3 :Vv10k 口图3压控电压源二阶低通滤波4.2无限增益多路反应有源滤波器的设计及参数计算通带的电压放大倍数:R3Ri

10、滤波器的截止角频率:R2R3C1C22 fc根据上述推导公式可得:电路设计时应该使得C1=C2,根据市场能买到的器件,那么可以取C1=C3=0.1uF,然后由中心频率计算公式,电压增益公式以及品质因素的公式计算参数,依据以上三个公式,取fo=2KHz,Q=0.707,八。Aup=2令R1=R2可得:R1=R2=0.22519K,R3=0.45038K,W用R1,R2用2K的电位器调节,使得其等于0.22519K即可根本到达设计要求。其仿真电路图如下第五章电路组装及调试5.1 压控电压源二阶低通滤波电路0-1*FtU当输入的信号频率小于截止频率2000hz,其电路的增益为2.即其波形的峰峰值是两

11、倍5.2 无限增益多路负反应二阶低通滤波器其仿真电路图如上:当输入的频率是1000Hz,2000HZ,30000JHZ的交流电源是输出信号的波形图分别如下:输出与输入的倍数关系分别是2倍,1.4倍然后是截至了,趋于0.滤波器的滤波效果已经到达,截至频率是2000Hz。小于2000Hz时,输出波放大2倍。1 .童诗白华成英编?真拟电子技术根底?M高等教育20082 .介华编?电子技术实验与课程设计?M高等教育20033 .青木英彦日著周难生译?真拟电路设计与制作?M科学19984 .王港元编?电工电子实践指导?M科学技术20005 .徐发强等.RC二阶有源滤波器白新型实验方法J现代电子技术,2008,26 .许素贞杜群羊.吴海青等编?真拟电子技术根底与应用实例?M.航空航天20047劳五一.劳佳.编?模拟电子电路分析、设计与仿真?M清华大学20038.薛鹏骞等.频分复用有源滤波电路的EWB仿真设计【J】工程技术大学学报,2006,附录一芯片介绍:产品型号:LM324N1.概述与特点LM324是由四个独立的运算放大器组成的电路。它设计在较宽的电压围单电源工作,但亦可在双电源条件下工作。本电路在家用电器上和工业自动化及光、机、电一体化领域中有广泛的应用。其特点如下:具有宽的单电源或双电源工作电压围;单电源3V30V,双电源±1.5V±15V含相位校正回路,外围元

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论