二阶有源高通滤波器

1、期的2孽碇2013级模拟电子技术课程设计说明书二阶有源高通滤波器院、部：电气与信息工程学院学生姓名：方拓指导教师：张松华职称副教授专业：电气工程及其自动化班级：电气本1301班完成时间：2015年6月20日模拟电子技术课程设计任务书学院：电气与信息工程学院适应专业：自动化、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程指导教师张松华学生姓名方拓课题名称二阶有源图通滤波器内容及任务一、设计任务设一种二阶RC有源高通滤波器电路，截止频率100HZ,通带内增益23倍。二、设计内容1、电路设计力杀比较；2、电路参数分析计算和选择；3、单元电路设计并进行分析；4、实物制作；5、系统调试（使用的仪器、测试数据

2、表）；6、撰写设计报告。拟达到的要求或技术指标一、基本要求与指标1、电路截止频率100HZ;2、通带内增益23倍；二、扩展要求与指标1、幅频特性、相频特性曲线尽可能接近理想化；2、能米用另一种方案设计RC有源高通滤波器。进度安排起止日期工作内容2015.6.15-6.19下达任务书；针对课题任务书，收集资料。2015.6.20-6.21针对课题任务，进行电路设计与仿真。2015.6.22-6.23进行电路制作与调试。2015.6.24-6.25进行说明书书写。2015.6.26实物答辩与说明书收集。主要参考资料1康华光.电子技术基础模拟部分（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006.325-

3、3352曹才开等.电路与电子技术实验M.长沙：中南大学出版社，2010.142-153谢自美.电子线路设计（第三版）M.武汉：华中科技大学出版社，2000.123-1274王渊峰.AltiumDesigner10电路设计标准教程M.北京：科学出版社2012.45-52指导教师意见签名：年月日教研室意见签名：年月日模拟电子技术课程设计任务书学院：电气与信息工程学院适应专业：自动化、电气工程及其自动化、通信工程、电子信息工程指导教师张松华学生姓名方拓课题名称直流稳压电源内容及任务一、设计任务设一个直流稳压电源，当输入为有效值220V的交流电压时，能产生12V、9V、5V三组直流电压输出。二、设计内

4、容1、电路设计力杀比较；2、电路参数分析计算和选择；3、单元电路设计并进行分析；4、实物制作；5、系统调试（使用的仪器、测试数据表）；6、撰写设计报告。拟达到的要求或技术指标一、设计要求及技木指标1、要求输入电压为肩效值220V、50HZ的市电交流电压，电源输出电压为土12V、9V、土5V。2、最大输出电流为Iomax=500mA,纹波电压VOP-P1.5l0max=0.75A,最大反向电压应大于变压器副边输出电压3.2.3滤波部分cc35TRlC(10)2由式（10）可得滤波电容可等于式（11）C5T(11)2R式中Rl为C右边的等效电阻，应取最小值，T为电流电源的周期。值可由公式（12）算

5、出。Rl最小滤波电容满足:2U2，一Rlmin(12)I0max将T=20ms,Imax=500mA代入式(11),可得Rlmin33。将RLminT=20ms再代入（12）式，得出C=1515”可见,C容量较大，应选电解电容,实际容量选4700pF,其耐压值为35V。3.2.4稳压部分稳压部分采用集成稳压器L7812、L7912、L7809、L7909、L7805、L7905,其最大输入电压35V,最大输出电流1.5A,最大耗散功率Pd=20W参数都符合要求。4仿真分析4.1仿真电路图电路图仿真如图9所示其中C1C2100nf,RR21.6k,RfR12ko图9仿真电路图3k4.2仿真数据及

6、分析波特仪显示结果如图10所示，其通带增益为7.79dB,与设计的Avf=2.5图10波特仪显示结果(7.960)非常接近。截止频率如图11所示，由图10与图11可见经仿真分析可得在衰减-3dB时得出的下限截止频率为102.315Hz,与当初设计的100Hz十分接近。图11波特仪所示截止频率当输入信号为50Hz5v时示波器显示如图12所示，其幅值下降，其增益Avf0.59，说明电路有滤波作用。十1示郎工5二1!3即皿除:域占振幅曲置上升，下段fkj口.耳-同国逼量_；TS37.1：7rm上为帕、&*53甘心3.第5刖ra-TlT.减rns-Z944V坦道_EBdK杆度：0n博旧M愉宜卓嘏：国3

7、1超蚓叵II岫.画m史阕5处f通回电（格心0|C隈rw1柢中asc加世堂疹；加边中国国宜国f地宜阙酌：0水平二U一1硝i：oi&-询riEBaR图12当输入信号为50Hz5V时示波器显示当输入信号为200Hz5V时示波器显示如图13所示，其幅度增益约Avf=2.5,说明信号能通过电路，符合设计要求图13当输入信号为200hz5V时示波器显示5制作与调试5.1 安装与调试根据电路图使用AltiumDesignersummer09软件画出PCB图，打印到电路板上并腐蚀打孔。对电路进行组装：按照自己设计的电路，在在PCB上焊接。焊接完毕后，应对照电路图仔细检查，看是否有错接、漏接、虚焊的现象。对安装

8、完成的电路板的参数及工作状态进行测量，以便提供调整电路的依据。经过反复的调整和测量，使电路的性能达到要求。安装前应检查元器件的质量，安装是特别要注意电解电容、集成芯片等主要器件的引脚和极性，不能接错，从输入级开始向后级安装。5.2 调试滤波器电路连接好后，调试需要函数发生器、示波器、万用表各一个，一个能产生+12V,-12V的直流稳压并联接地电源，我们需要函数发生器产生0-22KHz;幅值为500mv的信号。输入Ui接函数发生器，输出U0接示波器，直流稳压电源的+12V接OP07勺7引脚，-12V接4引脚。注意：在打开电源之前，应现用万用表检测引线及各个电阻，确保没有短路和断路，且不能带电操作

9、。5.3 调试结果5.3.1 直流电源调试结果使用万用表直流电压20v档位测量直流电源的各个端口，经测量其各个端口的电压为12.06v、-12.03v、8.97v、-8.93v、4.96v、-4.98v。5.3.2 二阶有源高通滤波电路调试结果输入电压为Ui500mV调节信号频率从0Hz到4000Hz中取10组不同频率的信号，调试结果如表一所示。表1二阶有源高通滤波电路实验值输入信号频率输入信号幅值输出信号幅值(f/Hz)(Ui/mV)(Ui/mV)2050012.43050020.35050031.710050056.320050070.740050011410005001802000500

10、207300050021540005002205.4 数据分析由表1数据可知，随着输入信号频率的升高，输出幅值逐渐增大，说明其无源滤波网络部分正常工作，但是增益小于1,说明放大电路存在问题。5.5 故障排查用万用表检测运放的7脚电压只有9.58V,没有达到要求的12V,说明运放没有正常工作，所以输出信号的增益会出现问题。心得体会经过几个星期的工作，我们的二阶有源滤波网落并没有正常运行。但在使用Multisim10.0进行仿真得到了要求的结果，表明理论知识没有问题而实际操作有一定的偏差。在以后的课程设计中要加强实际操作能力，本次课程设计让我们了解了滤波器的工作原理以及分类，也让我们熟悉了函数发生

11、器与示波器，接触并学会用Multisim10.0进行仿真，强化了我对解决实际电路设计问题。通过这次对有源二阶高通滤波器的设计制作使最深刻的体会是掌握一门知识不仅是从理论上弄懂更重要的是联系实际亲自动手实践才能真正的掌握一门技术并运用于实际生产。参考文献1康华光.电子技术基础模拟部分（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006.4134232许晓华，何春华.Multisim10计算机仿真及应用M.北京：北京交通大学出版社，2011.34443熊幸明.电工电子实训教程M.北京：清华大学出版社，2007.3123144王渊峰.AltiumDesigner10电路设计标准教程M.北京：科学出版社2012.3065这次课程设计是大学生涯第一次自己投身到电路的设计、制作、调试中去，得到了很多锻炼，这里感谢首先学校给我这一次磨砺的机会，特别感谢指导老师张松华在百忙之中抽空对我们细心指导，没有她的帮助我们我们很难开始设计工作，这里还要感谢各位同学的无私帮助。这次课程设计让我深刻明白了理论知识与实际操作的差距，在以后的学习中要加强锻炼。最后在此感谢张松华老师对我的启发以及各位同学的无私帮助。谢谢你们！附录附录A电路原理图二阶有源低通滤波器原理图直流稳压源原理图附录B电路PCB图二阶有源滤波器PCB电路图直流稳压