有源高通滤波器电路设计(100Hz截止频率)
有源高通滤波器电路设计(100Hz截止频率)

长沙学院课程设计说明书题目有源高通滤波器电路设计系(部) 电子与通信工程系专业(班级) 电气工程及其自动化姓名学号指导教师起止日期模拟电子技术课程设计任务书系(部):电子与通信工程系专业:电气工程及其自动化指导教师:长沙学院课程设计鉴定表目录摘要 (5)1.电路设计 (6)1.1.电路元件及参数的选择 (6)1.2.电路原理图绘制 (6)2.电路的仿真 (7)2.1.使用Multisim9仿真波特图示仪 (7)2.2.使用Multisim9仿真示波器 (7)2.2.1.输入信号频率小于截止频率时的仿真 (7)2.2.2.输入信号频率等于截止频率时的仿真 (8)2.2.3.输入信号频率大于截止频率时的仿真 (8)参考文献 (9)设计总结 (9)摘要滤波器是一种能使有用信号通过而大幅抑制无用信号的电子装置。
常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。
以往这种滤波电路主要采用无源R、L和C组成,20世纪60年代以来,集成运放获得了迅速发展,由它和R、C组成的有源滤波电路,具有不用电感、体积小、重量轻等优点。
此外,由于集成运放的开环电压和输入阻抗均很高,输出阻抗又低,构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。
但是,集成运放的带宽有限,所以目前有源滤波电路的工作频率难以做的很高,以及难于对功率信号进行滤波,这是它的不足之处。
]1[在实际电子系统中,有源滤波器运用广泛,输入信号往往是含有多种频率成分的复杂信号,可能还会混入各种噪声、干扰及其它无用频率的信号,因此需要设法将有用频率信号挑选出来、将无用信号频率抑制掉。
完成此任务需要具有选频功能的电路。
本文主要内容是设计一个能阻挡低频信号、输出高频信号的有源高通滤波电路,以及利用Multisim9对电路进行仿真。
本电路所用到的运算放大器LM741EN,它的管脚1和5为调零端,管脚2为运放反相输入端,管脚3为同相输入端,管脚6为输出端,管脚7为正电源端,管脚4为负电源端,管脚8为空端。
有源滤波器的设计

176有源滤波器的设计一.设计方法有源滤波器的形式有好几种,下面只介绍具有巴特沃斯响应的二阶滤波器的设计。
巴特沃斯低通滤波器的幅频特性为:ncuo u A j A 21)(⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ωωω , n=1,2,3,. . . (1)写成:ncuou A j A 211)(⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ωωω (2) )(ωj A u其中A uo 为通带内的电压放大倍数,ωC A uo 为截止角频率,n 称为滤波器的阶。
从(2)式中可知,当ω=0时,(2)式有最大值1; 0.707A uoω=ωC 时,(2)式等于0.707,即A u 衰减了 n=2 3dB ;n 取得越大,随着ω的增加,滤波器 n=8 的输出电压衰减越快,滤波器的幅频特性 越接近于理想特性。
如图1所示。
0 ωC ω当 ω>>ωC 时,nc uo u A j A ⎪⎪⎭⎫⎝⎛≈ωωω1)( (3) 图1低通滤波器的幅频特性曲线 两边取对数,得: lg20cuo u n A j A ωωωlg20)(-≈ (4) 此时阻带衰减速率为: -20ndB/十倍频或-6ndB/倍频,该式称为衰减估算式。
表1列出了归一化的、n 为1 ~ 8阶的巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式。
表1 归一化的巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式 n 归一化的巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式 1 1+L s 2 122++L L s s 3 )1()1(2+⋅++L L L s s s4)184776.1()176537.0(22++⋅++L L L L s s s s1775 )1()161803.1()161807.0(22+⋅++⋅++L L L L L s s s s s6 )193185.1()12()151764.0(222++⋅++⋅++L L L L L L s s s s s s7)1()180194.1()124698.1()144504.0(222+⋅++⋅++⋅++L L L L L L L s s s s s s s8 )196157.1()166294.1()111114.1()139018.0(2222++⋅++⋅++⋅++L L L L L L L Ls s s s s s s s在表1的归一化巴特沃斯低通滤波器传递函数的分母多项式中,S L = csω,ωC 是低通滤波器的截止频率。
有源带通滤波器设计

二阶有源模拟带通滤波器设计摘要滤波器是一种具有频率选择功能的电路,它能使有用的频率信号通过。
而同时抑制(或衰减)不需要传送频率范围内的信号。
实际工程上常用它来进行信号处理、数据传送和抑制干扰等,目前在通讯、声纳、测控、仪器仪表等领域中有着广泛的应用。
以往这种滤波电路主要采用无源元件R、L和C组成,60年代以来,集成运放获得迅速发展,由它和R、C组成的有源滤波电路,具有不用电感、体积小、重量轻等优点。
此外,由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗都很高,输出阻抗比较低,构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。
通常用频率响应来描述滤波器的特性。
对于滤波器的幅频响应,常把能够通过信号的频率范围定义为通带,而把受阻或衰减信号的频率范围称为阻带,通带和阻带的界限频率叫做截止频率。
滤波器在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应,而在阻带内应具有无限大的幅度衰减。
按照通带和阻带的位置分布,滤波器通常分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
文中结合实例,介绍了设计一个二阶有源模拟带通滤波器。
设计中用RC网络和集成运放组成,组成电路选用LM324不仅可以滤波,还可以进行放大。
关键字:带通滤波器 LM324 RC网络目录目录 (2)第一章设计要求 (3)1.1基本要求 (3)第二章方案选择及原理分析 (4)2.1.方案选择 (4)2.2 原理分析 (5)第三章电路设计 (7)3.1 实现电路 (7)3.2参数设计 (7)3.3电路仿真 (9)1.仿真步骤及结果 (9)2.结果分析 (11)第四章电路安装与调试 (12)4.1实验安装过程 (12)4.2 调试过程及结果 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。
4.2.1 遇到的问题 .................................................................................................. 错误!未定义书签。
模电课程设计--有源带通滤波器

1 滤波器的简介
在电子电路中,输入信号的频率有很多,其中有些频率是需要的工 作信号,有些频率是不需要的干扰信号。如果这两个信号在频率上有较 大的差别,就可以用滤波的方法将所需要的信号滤出。滤波电路的作用 是允许模拟输入信号中某一部分频率的信号通过,而阻断另一部分频率 的信号通过。
3.2单相桥式全波整流电路的工作原理
整流电路是利用二极管的单向导电性,把交流电变成脉动直流电的电 路。单相桥式全波整流电路由四个二级管组成,整流堆管脚图及内部结构 如图3.2所示。该电路的整流效果和输出电压波形,为单相半波整流电路 的二倍。桥式整流电路的简化电路图如图3.3所示。 图3.2 图3.3 整流堆管脚及内部结构图
ausaufssrc13aufssrcsrc2????????11设中心频率f0rc电压放大倍数auauf3auf???????12当ff0时得出通带放大倍数aupauf3aufqauf???????????13使式12分母模为2即使式12分母虚部绝对值为1即解方程取正根就可得到下限截止频率fp1与上限截止频率fp2分别为fp1f03auf????????14fp2f03auf????????15通频带为
运算放大器符号
图2.2
LM324管脚连
由于LM324四运放集成电路既可接单电源使用(3 电源使用(±1.5
~30V),也可以接双
~±15V),不需要调零,具有电源电压范围宽,静态功耗小,
可单电源使用,价格低廉等优点,因此被广泛应用在各种电路中。
2.2有源带通滤波器的工作原理
带通滤波器只允许在某一个通频带范围内的信号通过,而比通频带下 限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。注意:要将高通的下 限截止频率设置为小于低通的上限截止频率。典型的带通滤波器可以 由RC低通滤波器和RC高通滤波器串联而成,从而实现了“带通滤波”的 要求。二阶压控型有源带通滤波器原理框图如图2.3所示。
有源滤波器的设计

有源滤波器的设计课程设计报告题⽬:有源滤波器的设计院(系):南湖学院机电系专业:电⼦信息⼯程学⽣姓名:陈知欧阳维俊学号:2412220127224122201254指导教师:陈松2014年4⽉22 ⽇⽬录1设计任务 (2)2 设计要求 (2)3设计说明 (2)4设计原理 (2)5 制板及调试 (5)5.1 DXP注意事项 (5)5.2 制作pcb板的流程 (5)5.3调试 (6)6课程设计总结 (7)附录 (9)⼀、设计任务1、设计⼀滤波;2、已知某⼀信号含有两种成分:1000Hz、0.5V和10000Hz、5V两种正弦波信号由滤波器设计指标计算电路元件参数;3、设计滤波器有效分离两种信号。
⼆、设计要求1、设计1000Hz、0.5V和10000Hz、5V两个信号源;2、设计⼀加法器,将产⽣的两个信号相加;3、两信号源的误差不超过1%;4、加法器输⼊端接地时,其输出噪声⼩于10mV;5、最终分离的信号的幅度与原信号幅度之差不⼤于100mV。
三、设计说明1、放⼤器可选⽤LM324、NE5532、TL062\TL082等;2、注意预留测试端⼦。
四、设计原理有源滤波器: ⼀般由集成运放与RC⽹络构成,它具有体积⼩、性能稳定等优点,同时,由于集成运放的增益和输⼊阻抗都很⾼,输出阻抗很低,故有源滤波器还兼有放⼤与缓冲作⽤。
利⽤有源滤波器可以突出有⽤频率的信号,衰减⽆⽤频率的信号,抑制⼲扰和噪声,以达到提⾼信噪⽐或选频的⽬的,因⽽有源滤波器被⼴泛应⽤于通信、测量及控制技术中的⼩信号处理。
从功能来讲有源滤波器分为:低通滤波器(LPF)、⾼通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)、带阻滤波器(BEF)、全通滤波器(APF)。
其中前四种滤波器间互有联系,LPF与HPF间互为对偶关系。
当LPF的通带截⽌频率⾼于HPF的通带截⽌频率时,将LPF与HPF相串联,就构成了BPF,⽽LPF与HPF并联,就构成BEF。
在实⽤电⼦电路中,还可能同时采⽤⼏种不同型式的滤波电路。
有源滤波器设计范例

有源滤波器设计范例有源滤波器是一种仪器或电路,通过放大合适频率的信号,削弱不需要的频率的信号。
它由被放大的信号源、滤波器和放大器组成。
有源滤波器常用于音频、通信和信号处理等领域。
下面我们将介绍一个有源滤波器的设计范例。
设计目标:设计一个低通滤波器,截止频率为1kHz,增益为20dB。
输入信号幅度为1V,输出信号幅度应保持一致。
设计步骤:1.确定滤波器的类型和截止频率,由于我们需要一个低通滤波器,因此需要选择适合的操作放大器模型。
选择一个高增益的运放模型,比如OPA7412.确定滤波器的放大倍数,根据增益的要求,我们选择放大20dB,即放大倍数为10。
3.计算滤波器的截止频率,根据设计目标,截止频率为1kHz。
根据低通滤波器的特性,我们可以选择使用一个RC电路来实现,其中R为电阻,C为电容。
4. 计算滤波器的电阻和电容值,根据截止频率的公式,截止频率fc=1/(2πRC)。
根据给定的截止频率和选择的电阻值,计算出需要的电容值。
5.确定滤波器电阻和电容的实际可选择值,根据常用的电阻和电容系列,选择最接近计算得出的值的标准值。
6.绘制滤波器电路图,将运放、电阻和电容按照设计要求连接起来。
根据电路图,选择合适的电阻和电容标准值。
7.测试和调整滤波器,将设计好的电路安装到实际的电路板上。
连接一个信号发生器作为输入信号源,通过示波器测量输出信号的幅度。
8.监测滤波器输出信号的幅度,根据设计目标,输出信号应与输入信号保持一致,即保持1V的幅度。
9.调整滤波器的增益,通过调节电阻或电容的值,使输出信号的幅度达到1V。
10.测试滤波器截止频率的准确性,使用频谱仪监测滤波器输出信号的频率特性。
确保滤波器截止频率符合设计要求。
11.优化滤波器设计,根据测试结果和实际需求,对滤波器电路进行调整和优化,以获得更好的性能。
总结:。
(完整版)有源滤波器的设计
有源滤波器姓名:xxx 班级:XXX 学号: xxx目录一、基本介绍二、工作原理三、有源滤波器的功能作用四、有源滤波器分类五、有源低通滤波器的设计六、总结一、基本介绍滤波器是一种能使有用信号通过而大幅抑制无用信号的电子装置。
在电子电路中常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。
在运算放大器广泛应用以前滤波电路主要采用无源电子元件一电阻、电容、电感连接而成,由于电感体积大而且笨重导致整个滤波器功能模块体积大而且笨重。
本文介绍由集成运算放大器、电阻和电容设计有源滤波器,着重讲解低通、高通、带通滤波电路。
二、工作原理有源滤波器工作原理是:用电流互感器采集直流线路上的电流,经A/D 采样,将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理,得到谐波参考信号,作为PWM的调制信号,与三角波相比,从而得到开关信号,用此开关信号去控制IGBT单相桥,根据PWM技术的原理,将上下桥臂的开关信号反接,就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流,将线上的谐波电流抵消掉。
这是前馈控制部分。
再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来,作为调节器的输入,调整前馈控制的误差。
三、有源滤波器的具体功能及作用1、滤除电流谐波可以高效的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波,从而使得配电网清洁高效,满足国标对配电网谐波的要求。
该产品真正做到自适应跟踪补偿,可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿,80us响应负荷变化,20ms实现完全跟踪补偿。
2、改善系统不平衡状况可完全消除因谐波引起的系统不平衡,在设备容量许可的情况下,可根据用户设定补偿系统基波负序和零序不平衡分量并适度补偿无功功率。
在确保滤除谐波功能的基础上有效改善系统不平衡状况。
3、抑制电网谐振不会与电网发生谐振,而且在其容量许可范围内还可以有效抑制电网自身的谐振。
这是无源滤波装置无法做到的。
4、多种保护功能具备过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能,以确保装置和电力系统安全运行,并可在负荷较轻时自动退出运行,充分考虑运行的经济性。
RC有源滤波器设计.PPT
(图为压控电压源电路) 第一级的电容C为什么不接地而改接到输出端?
二阶有源低通滤波器的传输函数: Au为电压增益, 截止频率,Q为品质因数。
无限增益多路反馈电路
特点:信号从反相端输入,输出端通过C1、R2两条 反馈支路有倒相作用,元件少。
(4)一阶高通滤波器
(2)由图得fc=100Hz时,C=0.1uF,对应得参数 K=10,
满足式
(3)由Au=5,查表得 K=1时,电阻 R1=1.023K R2=12.379K C1=0.2C=0.02uF
(4)以上电阻值乘以参数K=10得设计阻 值:
R1=10.23K=10K+240 R2=123.79K=120K+3.9K
(5)二阶高通滤波器 二阶有源高通滤波器的传输函数:
Au为电压增益, 截止频率, Q为品质因数(图为压控电压源电路)
。
无限增益多路反馈电路(p149)
(6)带通滤波器 可通过高通、低通组合而成 条件:低通截止频率高于高通截止频率
带通滤波电路及特性:
(7)带阻滤波器 由低通、高通组合而成 条件:高通截止频率高于低通截止频率
设计2 RC有源滤波器设计
一、学习目的 掌握低通、高通、带通、带阻等最基本二
阶RC有源滤波器的快速设计方法与性能参数的 测试要求。
二、原理 1、滤波器的传输特性 滤波器的功能:让一定频率范围内的信号通 过,抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。
根据频率范围可分为低通、高通、带通、带阻 等四种滤波器,它们的幅频特性如下图所示。
带阻滤波电路及特性:
三、滤波器快速设计方法
理想滤波器很难实现,只能用实际特性逼 近理想特性,常用的逼近方法有两种: 巴特沃斯(butterworth)滤波器--最大平坦响应 切比雪夫(chebysher)l滤波器--等波动响应
二阶有源高通滤波器
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《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、电子信息工程摘要滤波电路是一种能使有用频率通过,同时抑制无用成分的电路,滤波电路种类很多,由集成运算放大器、电容和电阻可构成有源滤波器。
有源滤波器不用电感,体积小,重量轻,有一定的放大能力和带负载能力。
由于受到集成运算放大器特性的限制,有源滤波器主要用于低频场合。
有源滤波器有低通、高通、带通和阻带等电路,从滤波器的阶数可分为一阶和高阶,阶数越高,幅频特性越陡峭。
本设计为有源二阶高通滤波器。
本设计采用一般意义上的设计方案,即通过无源二阶高通滤波电路接入运放组成的放大电路,组成二阶有源RC高通滤波器,先根据设计方案计算出所需各元件参数,通过Multisim 10仿真得到具体的电路图,在由制图软件(Altium Designer summer 09)得到原理图,由原理图导入到PCB图中,得到我们所用的电路板。
其中包括了电子元件的新建和封装、打印、转印等步骤。
最后,焊接时应注意线是否导通、是否短路和有无虚焊等。
最终完成安装,进行调试。
调试结果表明电路仅能够实现信号的高通滤波。
关键词:二阶;有源;高通;滤波器目录1绪论 (18)1.1设计课题意义及背景 (18)1.2设计课题任务及要求 (18)1.3设计内容 (18)2设计原理及方案比较 (1)2.1设计原理 (1)2.2方案比较 (1)2.3设计方案 (3)2.4直流电压源的设计 (4)2.4.1设计要求 (4)2.4.2直流稳压电源工作原理 (4)3设计课题的参数选择 (5)3.1有源二阶高通滤波器 (5)3.1.1无源二阶RC高通滤波电路部分 (5)3.1.2运放部分 (5)3.2.1电源变压器 (6)3.2.2整流桥 (6)3.2.3滤波部分 (6)4仿真分析 (8)4.1仿真电路图 (8)4.2仿真数据及分析 (8)5制作与调试 (11)5.1安装与调试 (11)5.2调试 (11)5.3调试结果 (12)5.3.1直流电源调试结果 (12)5.3.2二阶有源高通滤波电路调试结果 (12)5.4 数据分析 (13)5.5 故障排查 (13)心得体会 (13)参考文献 (14)致谢 (15)附录 (16)附录A 电路原理图 (16)附录B 电路PCB图 (17)附录C 电路实物图 (17)附录C 元件清单 (18)1绪论1.1设计课题意义及背景电子技术是当今科技发展的热点,各先进国家无不把它放在优先发展的地位。
二阶高通滤波器的设计 (2)
模拟电路课程设计任务书20 10 -20 11 学年第 2 学期第 1 周- 2 周摘要二阶高通滤波器是容许高频信号通过、但减弱(或减少)频率低于截止频率信号通过的滤波器。
高通滤波器有综合滤波功能,它可以滤掉若干次高次谐波,并可减少滤波回路数。
对于不同滤波器而言,每个频率的信号的减弱程度不同。
其在音频应用中也使用低音消除滤波器或者噪声滤波器。
本设计为分别使用压控电压源和无限增益多路反馈两种方法设计二阶高通滤波器。
二者电路都是基于芯片LM324设计而成。
将信号源接入电路板后,调整函数信号发生器的频率,通过观察示波器可以看到信号放大了5倍。
现在工厂对于谐波的治理,应用最多的仍然是高压无源滤波器,高压无源滤波器有多种接线方式,其中单调谐滤波器及二阶高通滤波器使用最为广泛,无源滤波器具有结构简单、设备投资较少、运行可靠性较高、运行费用较低等优点,关键字:高通滤波器;二阶;有源;目录前言 (4)第一章设计内容 (5)1.1设计任务和要求 (5)1.2设计目的 (5)第二章滤波器的基本理论 (6)2.1滤波器的有关参数 (6)2.2有源滤波和无源滤波 (7)2.3巴特沃斯响应 (8)第三章滤波系统中高通滤波器模块设计 (11)3.1压控电压源二阶高通滤波电路 (11)3.2无限增益多路反馈高通滤波电路 (12)第四章二阶高通滤波器电路仿真 (13)第五章系统调试 (16)第六章结论 (17)5.2对本设计优缺点的分析 (17)5.1结论结论与心得 (17)附录一LM324引脚图 (18)附录二元件清单 (19)附录三参考文献 (20)第一章设计内容1.1设计任务和要求1.分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路;2.截止频率fc=100Hz3.增益AV=5;1.2设计目的1.了解滤波器的工作特点2.掌握电子系统的一般设计方法3.掌握常用元器件的识别和测试4.培养综合应用所学知识来指导实践的能力5.熟悉常用仪表,了解电路调试的基本方法6.进一步提高自己的动手实践能力7.掌握专业课程设计报告的格式及流程第二章滤波器的基本理论2.1滤波器的有关参数实际滤波器的基本参数:理想滤波器是不存在的,在实际滤波器的幅频特性图中,通带和阻带之间应没有严格的界限。
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长沙学院课程设计说明书
题目有源高通滤波器电路设计系(部) 电子与通信工程系
专业(班级) 电气工程及其自动化姓名
学号
指导教师
起止日期
模拟电子技术课程设计任务书
系(部):电子与通信工程系专业:电气工程及其自动化指导教师:
长沙学院课程设计鉴定表
目录
摘要 (5)
1.电路设计 (6)
1.1.电路元件及参数的选择 (6)
1.2.电路原理图绘制 (6)
2.电路的仿真 (7)
2.1.使用Multisim9仿真波特图示仪 (7)
2.2.使用Multisim9仿真示波器 (7)
2.2.1.输入信号频率小于截止频率时的仿真 (7)
2.2.2.输入信号频率等于截止频率时的仿真 (8)
2.2.3.输入信号频率大于截止频率时的仿真 (8)
参考文献 (9)
设计总结 (9)
摘要
滤波器是一种能使有用信号通过而大幅抑制无用信号的电子装置。
常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。
以往这种滤波电路主要采用无源R、L和C组成,20世纪60年代以来,集成运放获得了迅速发展,由它和R、C组成的有源滤波电路,具有不用电感、体积小、重量轻等优点。
此外,由于集成运放的开环电压和输入阻抗均很高,输出阻抗又低,构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。
但是,集成运放的带宽有限,所以目前有源滤波电路的工作频率难以做的很高,以及难于对功率信号进行
滤波,这是它的不足之处。
]1[在实际电子系统中,有源滤波器运用广泛,输入信号往往是含有多种频率成
分的复杂信号,可能还会混入各种噪声、干扰及其它无用频率的信号,因此需要设法将有用频率信号挑选出来、将无用信号频率抑制掉。
完成此任务需要具有选频功能的电路。
本文主要内容是设计一个能阻挡低频信号、输出高频信号的有源高通滤波电路,以及利用Multisim9对电路进行仿真。
本电路所用到的运算放大器LM741EN,它的管脚1和5为调零端,管脚2为运放反相输入端,管脚3为同相输入端,管脚6为输出端,管脚7为正电源端,管脚4为负电源端,管脚8为空端。
Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。
工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图,并对电路进行仿真。
Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容,这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计,这也使其更适合电子学教育。
通过Multisim和虚拟仪器技术,PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
关键词:滤波器运算放大器有源滤波电路有源高通滤波电路Multisim 电路仿真
1.1.电路元件及参数的选择
设定有源高通滤波器通带增益10=A ,截止频率Hz f c 100=,Q 为0.707。
取基准电容nF C 1000=,则基准电阻Ωπk .)C f /(R c 923152100== ,
各元件的参数计算如下:
F n )R f /(C C C c 100210021====π
nF A /C C 100003==
Ωk .)]A /(Q /[R R 507712001=+= Ωk .)A (Q R R 7733321002=+=
根据理论计算结果,取所有元器件参数的标准值,则可以确定电路的元器件使用情况。
1.2.电路原理图绘制
在确定元器件后即可使用Multisim9完成电路原理图的绘制,如图1-2为有源高通滤波器电路原理图。
图1-2 有源高通滤波器电路原理图
2.1.使用Multisim9仿真波特图示仪
如图2-1波特图示仪仿真图像所示,通过仿真得到的幅频特性曲线与电路理论的计算值相吻合。
电路截止频率为100Hz 左右。
图2-1 波特图示仪仿真图像
2.2.使用Multisim9仿真示波器
此有源高通滤波器电路设计的截止频率Hz f c 100 。
通过调节电路输入信号频率,仿真可分为输入信号频率小于截止频率时的仿真、输入信号频率等于截止频率时的仿真、输入信号频率大于截止频率时的仿真。
观察图1-2可知,A 通道(橙色波形)显示的是输入信号波形,B 通道(红色波形)显示的为输出信号波形
2.2.1.输入信号频率小于截止频率时的仿真
如图2-2-1所示,将输入信号频率调节到50Hz ,小于截止频率,此时可观察到输出信号被明显抑制。
图2-2-1 输入信号频率为50Hz 时示波器的仿真图像
2.2.2.输入信号频率等于截止频率时的仿真
尝试将输入信号频率调节到与截止频率相等,即为100Hz。
如图2-2-2所示,发现该电路对输出信号还是有少许抑制作用,图中可得,输入信号波形的波峰大约为1.414V,输出信号的波峰大约为1.010V,所以有如下计算:
V
.
.Q
V
/
1.
≈714
010
≈
414
1
与图2-1所示的波特图示仪内容相符合。
图2-2-2 输入信号频率为100Hz时示波器的仿真图像
2.2.3.输入信号频率大于截止频率时的仿真
当输入信号频率设置在大于截止频率的500Hz时。
其输入、输出波形在示波器显示如图2-2-3,输入输出波形只是方向相反,信号强度并没有发生衰减。
所以在截止频率以上的信号可以无衰减通过。
图2-2-3 输入信号频率为500Hz时示波器的仿真图像
参考文献
【1】康华光.电子技术基础【Z】.北京:高等教育出版社,2006,413~413.
设计总结
个人感觉这次的课程设计中途虽有波折,但是还算顺利。
在周一上午老师开题后,当天我就开始四处查阅资料,设计电路,由于该电路并不复杂,而且在之前的模电理论课学习中也有所涉及,所以周一晚上虽然因为安装Multisim出现了一些问题耽误了很多时间,但最终完成了电路的设计以及模拟。
周二的傍晚六七点在我模拟等方面一切就绪后,我开始撰写设计说明书,一路收集、运算、整理,忙到了凌晨快两点时差不多要告一段落.
此次进行有缘高通滤波器电路的设计是大学期间第一次进行课程设计,对于课程设计这个概念之前我也感觉非常新鲜,只有当本周一坐在教室听完了老师的讲解后,才真正地理解了课程设计的含义——完全自主的完成一个课题。
就说说通过完成我自己的有源高通滤波器电路设计这个课题的过程中的一点小感悟吧。
这次课程设计我做得很快,也算是在和自己较劲,我感觉虽然时间很短,但是通过这次课程设计学到的东西却不是几节理论课能够比拟的。
首先,理论上的东西毕竟理解上不够清晰,可是在这两天,通过网上和图书馆各种书籍与资料的查阅,再加上和同学的深入交流探讨,感觉自己在滤波电路这一块的思路清晰了很多。
其次,对我来说,课程设计同样是对自己意志很大的磨练,仅仅只靠自己的力量来独立的完成课题,不要让自己想着等别人做完了去“参考参考”,也不要学一些同学拖拖拉拉,本来一周要完成的设计,弄到第二周还没弄完。
认认真真的对待,耐心细致的对待,就能够从中收获很多!。