二阶有源带通滤波器设计

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二阶有源滤波器设计

二阶有源滤波器设计

电子系统设计实验题目:二阶有源滤波器设计专业:电子信息科学与技术班级:姓名:指导老师:时间:二阶有源滤波器设计一.设计要求:设计一个二阶有源高通滤波器和一个二阶有源低通滤波器,并能将它们连接成带通滤波器。

高通滤波器截止频率:100Hz ,增益:AV=2。

低通滤波器截止频率:2KHz , 增益:AV=2。

衰减速率:>30DB/10倍频。

二.使用元器件:集成运算放大器 LM324一片电阻 14k Ω 2个 、20k Ω 4个、9.5k Ω2个 电容 0.1uF 2个、0.01uF 2个三.原理及电路设计:二阶滤波器重要性不仅仅在于它们本身,还在于它们是构造高阶滤波器的重要组成部分,所以先研究它们的响应。

回顾二阶有源滤波电路的低通、高通响应,可以看出它们拥有相同的分母0()1/D j j ωωω=+,从而正式分子()N j ω决定了响应的类型。

当()N j ω=1,得到低通;当()N j ω=0/j ωω,得到高通。

另外,加权在于H 的存在并不改变响应类型,他仅仅会使幅度图产生上下移动,这取决与它的绝对值是大于1还是小于1。

类似的考虑对二阶响应也是成立的。

然而,因为分母现在的阶数是2,所以除了0ω外还有一个附加的滤波器参数。

所有的二阶函数都可以表示成如下的标准形式: 200()()(/)2(/)1N s H s s s ωζω=++(2.1)式中()N s 是一个阶数m 小于等于2的s 多项式;0ω称作无阻尼自然频率,单位是rad/s ;而ζ是一个无量纲的参数,称为阻尼系数。

这个函数有两个极点,1,20(p ζω=-±,它们在s 平面上的位置是按如下方式受ζ控制的。

1) 当ζ>1时,极点为实数且为负值。

自然响应时有两个衰减的指数函数项组成,这就是过阻尼。

2) 当0<ζ<1时,极点为一对共轭复根,可以表示成1,20p j ζωω=-± (2.2)这些极点都位于左半平面,此时称为欠阻尼。

电子线路课程设计二阶有源带通滤波电路

电子线路课程设计二阶有源带通滤波电路

二阶有源带通滤波电路绪论在过去的一个多世纪里,人类的科学文明发生了翻天覆地的变化,特别是以物理学为主导的科技革命的爆发,使得人类的生活方式产生了由头到底的彻底改变。

电视,电话,飞机,卫星等一系列以前只有在科幻作品中才会出现的东西一样一样的诞生了。

从基因工程“让人活到一千岁”的梦想,到纳米技术“包你穿衣不用洗”的诺言;从人工智能“送你一只可爱机器狗”的温馨,到转基因技术“让老鼠长出人耳朵”的奇观。

不断有新的科技在诞生,每一个新科技的发现都会让人们欣喜若狂,因为,这些新科技正在逐步地改善我们的生活,让我们更加了解自己。

我们坚信——科技不仅改变命运,还可改变未来。

对于我们这一代人,对社会的普遍感觉是竞争意识强了。

科普知识是我们关注的焦点,爱因斯坦、霍金、比尔·盖茨是我们心目中的明星,计算机科学、现代物理和化学动态更是无时不牵动着我们。

我们已经明白科技的重要性,也知道了科技的普遍性。

虽然科技创造新生活的前景引人遐思,令人神往。

但是归根结底是要靠我们共同的努力实现的。

作为社会未来建设的中坚,我们这一代年轻人肩上的担子的确不轻,新的机遇总是伴着风险与挑战,但是,我们不会轻易地说放弃,因为我们年轻,因为我们衣袂飞扬。

回望文明的历程,是科技之光扫荡了人类历史上蒙昧的黑暗,是科学之火点燃了人类心灵中的熊熊的希望;科技支撑了文明,科技创造着未来,而未来在我们手中。

让我们成为知识的探索者,让我们在未知的道路上漫游,让我用我们的创造力将我们居住的世界变得更美好。

人类社会的每一次社会的变革都是源于科技的发展。

今天,作为大学生的我们充满了学科学、用科学的浓烈的氛围、洋溢着求创新、共进步的热情。

面对着茫茫碧水,背靠着巍巍虞山。

作为电子本科生的我们会用我们的青春热情共同构建我们美丽的未来。

电子技术实验系列课程是为适应培养素质型人才的需要而设置的一门工程应用能力训练课程。

本课程既重视基本技能,基本测试方法的训练,又适应电子技术发展的需要。

二阶有源带通滤波电路

二阶有源带通滤波电路

二阶有源带通滤波电路二阶有源带通滤波电路是一种常见的电子电路,它能够在一定频率范围内通过信号,同时阻隔其他频率的信号,常用于音频处理、通信系统等方面。

本文将从以下几个方面详细阐述二阶有源带通滤波电路的原理、设计和应用。

第一步,阐述有源滤波器的基本原理。

有源滤波器是利用运算放大器的放大作用来实现滤波的电路,因此其具有较高的增益和稳定性,能够在较宽的频率范围内实现滤波,同时还能够通过调整电路参数来实现所需的滤波特性。

基本的有源滤波器包括有源低通滤波器、有源高通滤波器、有源带通滤波器和有源带阻滤波器。

第二步,讲解二阶有源带通滤波电路的设计。

在二阶有源带通滤波电路中,通常采用两个运算放大器进行级联,构成一个二阶电路结构。

在电路的输入端和输出端之间,通过一个带通滤波器来实现所需的频率范围内的有源增益,同时阻隔其他频率范围的信号。

该电路的设计主要包括电路参数的选择和运算放大器的配置等方面。

在参数设计时需要确保所选参数能够滤除杂波和噪声的同时保持信号的快速响应,同时在运算放大器的配置中要考虑放大器的增益和带宽等特性。

第三步,介绍有源带通滤波器的应用。

有源带通滤波器广泛应用于音频处理、无线通信系统、雷达信号处理等方面。

在音频处理中,可以通过有源带通滤波器来实现音乐合成、均衡器、调音台等功能,使得音频效果更加优美;在无线通信系统中,有源带通滤波器不仅能够滤除杂波和噪声,还能够增强所需频段的信号强度,提高系统的信号传输质量;在雷达信号处理中,有源带通滤波器能够滤除多普勒杂波和敌我干扰等干扰信号,提高雷达探测和目标识别的准确性。

通过以上三个方面的介绍,我们可以基本了解二阶有源带通滤波电路的原理、设计和应用。

二阶有源带通滤波电路在电子技术领域中有着广泛的应用,可以有效地滤除杂波、噪声和干扰信号,保持所需信号的清晰度和稳定性。

模电课程设计二阶有源带通滤波器

模电课程设计二阶有源带通滤波器

课程设计任务书学生姓名:XXX 专业班级:电信XX指导教师:曾刚工作单位:信息工程学院题目:有源带通滤波器初始条件:具备模拟电子电路的理论知识;具备模拟电路基本电路的设计能力;具备模拟电路的基本调试手段;自选相关电子器件;可以使用实验室仪器调试。

要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)1、设计一个有源带通滤波器。

2、通带范围为50HZ-20KHZ,带内电压变化小于。

3、自制直流电源。

4、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书时间安排:十八周一周,其中3天硬件设计,2天硬件调试指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日目录摘要 (I)1 有源带通滤波器理论设计 (1)简介 (1)工作原理 (1)二阶有源滤波器设计方案 (2)1.3.1原理图 (2)1.3.2低通滤波电路 (2)1.3.3高通滤波电路 (3)1.3.4原件参数选取 (4)2 二阶有源滤波器实际仿真与测试 (5)3 误差分析 (7)元器件误差 (7)运放的性能 (7)仪器误差 (7)直流稳压电源供电误差 (7)4 直流稳压电源设计 (8)5 心得体会 (9)参考文献 (10)致谢 (11)摘要在《模拟电子技术基础》的学习基础上,针对课设要求,设计有源带通滤波器,计算出符合条件要求的原件参数,通过Multisim仿真和焊接完电路后的实际测量数据,验证参数的取值。

关键词:有源带通滤波器参数Multisim仿真1 有源带通滤波器理论设计简介带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器,与带阻滤波器的概念相对。

一个模拟带通滤波器的例子是电阻-电感-电容电路(RLC circuit)。

这些滤波器也可以用低通滤波器同高通滤波器组合来产生.工作原理一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带,例如在通带内没有增益或者衰减,并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉,另外,通带外的转换在极小的频率范围完成。

二阶有源带通滤波器设计及参数计算

二阶有源带通滤波器设计及参数计算

之阳早格格创做滤波器是一种只传输指定频段旗号,压造其余频段旗号的电路.滤波器分为无源滤波器与有源滤波器二种:①无源滤波器:由电感L、电容C及电阻R等无源元件组成②有源滤波器:普遍由集成运搁与RC搜集形成,它具备体积小、本能宁静等便宜,共时,由于集成运搁的删益战输进阻抗皆很下,输出阻抗很矮,故有源滤波器还兼有搁大与慢冲效率. 利用有源滤波器不妨超过有用频次的旗号,衰减无用频次的旗号,压造搞扰战噪声,以达到普及疑噪比或者选频的手段,果而有源滤波器被广大应用于通疑、丈量及统造技能中的小旗号处理.从功能去上有源滤波器分为:矮通滤波器(LPF)、下通滤波器(HPF)、戴通滤波器(BPF)、戴阻滤波器(BEF)、齐通滤波器(APF).其中前四种滤波器间互有通联,LPF与HPF间互为对于奇闭系.当LPF的通戴截行频次下于HPF的通戴截行频次时,将LPF与HPF相串联,便形成了BPF,而LPF与HPF并联,便形成BEF.正在真用电子电路中,还大概共时采与几种分歧型式的滤波电路.滤波电路的主要本能指标有通戴电压搁大倍数AVP、通戴截行频次fP及阻僧系数Q等.戴通滤波器(BPF)(a)电路图(b)幅频个性图1 压控电压源二阶戴通滤波器处事本理:那种滤波器的效率是只允许正在某一个通频戴范畴内的旗号通过,而比通频戴下限频次矮战比上限频次下的旗号均加以衰减或者压造.典型的戴通滤波器不妨从二阶矮通滤波器中将其中一级改成下通而成.如图1(a)所示. 电路本能参数通戴删益核心频次通戴宽度采用性此电路的便宜是改变Rf战R4的比率便可改变频宽而没有效率核心频次.例.央供安排一个有源二阶戴通滤波器,指标央供为:通戴核心频次通戴核心频次处的电压搁大倍数:戴宽:安排步调:1)采用图2电路.2)该电路的传输函数:本量果数:通戴的核心角频次:通戴核心角频次处的电压搁大倍数:与,则:图2 无限删益多路背反馈有源二阶戴通滤波器电路。

二阶有源低通滤波器的设计

二阶有源低通滤波器的设计

二阶有源低通滤波器的设计该电路由一个差分放大器和一个低通滤波器组成。

差分放大器用于放大输入信号,低通滤波器则用于实现滤波功能。

下面是二阶有源低通滤波器的设计步骤:1.确定滤波器的性能要求:包括截止频率、通带增益、阻带衰减等参数。

根据实际需要选择合适的数值。

2.选择运放:根据设计要求选择合适的运放,一般常用的运放有理想运放、运放OP07等。

3.计算电阻的值:通过滤波器的通带增益和截止频率来计算电阻的值。

通常情况下,第二级和第三级的电阻值要与第一级的电阻值相等。

4.计算电容的值:根据截止频率来计算电容的值。

一般来说,选择合适的电容值可以使得电路的性能更好。

可以根据实际情况来调整电容值。

5.计算放大倍数:根据通带增益来计算放大倍数。

根据放大倍数来选择合适的运放。

6.绘制电路图:根据上述计算结果和所选择的运放,绘制出滤波器的电路图。

7.进行电路模拟:使用电路模拟软件进行仿真,比较仿真结果与设计要求是否一致。

如果有误差,调整电阻或电容的数值进行优化。

8.组装电路:根据电路图,将电路进行组装。

选择合适的电阻和电容进行焊接。

9.测试电路:将输入信号接入电路,并使用示波器来测量输出信号。

检查输出信号的频率特性和增益特性是否满足设计要求。

10.进行调整:如果测试结果不满足要求,可以通过调整电阻和电容的数值来优化电路性能。

总结:二阶有源低通滤波器的设计是一个系统的工程,需要充分考虑滤波器的性能要求和电路参数的选择。

在设计过程中,可以使用电路模拟软件进行仿真,同时进行实际电路的测试,以确保滤波器的性能达到预期目标。

二阶带通滤波器的设计流程

二阶带通滤波器的设计流程

二阶带通滤波器的设计流程引言:带通滤波器是一种可以通过滤波器将特定频率范围内的信号通过,而抑制其他频率的信号的电子设备。

二阶带通滤波器是应用最广泛的一种滤波器之一,它具有较好的频率选择特性和相位响应。

本文将介绍二阶带通滤波器的设计流程。

一、确定滤波器的频率范围在设计二阶带通滤波器之前,首先需要确定滤波器的频率范围。

这可以根据具体的应用需求来确定,例如音频处理中常用的频率范围为20Hz到20kHz。

二、选择滤波器的类型根据滤波器的特性和要求,选择合适的滤波器类型。

常见的二阶带通滤波器有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等。

巴特沃斯滤波器具有平坦的幅频响应,但相位响应不是最理想的;切比雪夫滤波器在通带内具有较大的纹波,但相位响应较好;椭圆滤波器在通带内和阻带内都具有较好的性能,但设计较为复杂。

三、计算滤波器的参数根据滤波器的类型和要求,计算滤波器的参数。

主要包括通带频率、阻带频率、通带衰减和阻带衰减等。

通带频率是指滤波器传递信号的范围,阻带频率是指滤波器抑制信号的范围。

通带衰减是滤波器在通带内信号的衰减程度,阻带衰减是滤波器在阻带内信号的衰减程度。

四、选择滤波器的架构根据计算得到的参数,选择合适的滤波器架构。

常见的二阶带通滤波器架构有Sallen-Key架构和Multiple Feedback架构。

Sallen-Key架构具有简单的电路结构和较好的性能,是应用最广泛的一种架构;Multiple Feedback架构则适用于阻带衰减要求较高的场合。

五、设计滤波器电路根据选择的滤波器架构,设计滤波器的电路。

根据计算得到的参数,确定电路中的元件数值和连接方式。

在设计过程中,需要注意元件的可获得性和稳定性,以及电路的抗干扰性和稳定性。

六、进行电路仿真使用电子电路仿真软件,对设计的滤波器电路进行仿真。

通过仿真结果,可以验证滤波器的性能是否符合设计要求。

如果有需要,可以对电路进行调整和优化。

七、制作滤波器电路根据仿真结果,制作滤波器的实际电路。

二阶带通滤波器的设计

二阶带通滤波器的设计

二阶带通滤波器的设计二阶带通滤波器是一种滤波器,可以使特定频率范围内的信号通过,而将其他频率的信号抑制。

它通常由一个高通滤波器和一个低通滤波器级联组成。

在设计二阶带通滤波器时,需要确定滤波器的通带范围、通带增益、截止频率以及滤波器的类型等参数。

首先,我们需要确定滤波器的通带范围。

带通滤波器可以通过选择适当的通带上下限来实现。

通带上限和下限确定了滤波器在哪个频率范围内起作用。

例如,我们可以选择通带范围为500Hz到2kHz。

然后,确定滤波器的通带增益。

通带增益指的是滤波器在通带范围内的增益情况。

通常,滤波器的通带增益为0dB,表示不对信号进行增益或衰减。

但也可以根据实际需求,设置通带增益为正值或负值。

接下来,我们需要确定滤波器的截止频率。

截止频率是指信号衰减到一定程度的频率。

在带通滤波器中,我们需要选择低通滤波器和高通滤波器的截止频率。

低通滤波器的截止频率应高于通带上限,而高通滤波器的截止频率应低于通带下限。

一般来说,截止频率的选择应根据信号频谱分布和带宽要求来确定。

在选择截止频率之后,我们需要确定滤波器的类型。

常用的二阶带通滤波器类型包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等。

它们在滤波器的通频带宽、衰减特性和相位响应等方面有不同的性能。

根据具体情况选择最适合的滤波器类型。

一旦确定了以上参数,我们可以开始设计二阶带通滤波器。

设计的主要步骤包括:1.设计低通滤波器:利用所选的滤波器类型,设计一个低通滤波器,其截止频率为所选的通带下限。

2.设计高通滤波器:同样地,利用所选的滤波器类型,设计一个高通滤波器,其截止频率为所选的通带上限。

3.级联滤波器:将低通滤波器和高通滤波器按级联方式连接,形成二阶带通滤波器。

4.调整参数:根据实际应用需求,调整滤波器的参数,如增益、截止频率等。

5.仿真和测试:利用计算机软件或硬件进行滤波器的仿真和测试,检查其频率响应和相位响应等性能是否满足要求。

总结起来,设计二阶带通滤波器需要确定滤波器的通带范围、通带增益、截止频率和滤波器类型等参数。

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摘要在学习《模拟电子技术基础》的基础上,针对课程设计要求,设计一个通带为0.833KHz、中心频率为5KHz、品质因素为6、最大增益为2的带通滤波器,选择有源滤波器的快速设计法为设计方案,计算出该方案需要的电阻、电容、运算放大器参数,通过Multisim软件仿真和电路板的制作,对所选的方案进行调试,验证方案的正确性,并将实际设计的滤波器与仿真得到的滤波器进行比较,分析误差产生的原因。

关键字:带通;滤波器;快速设计法;Multisim仿真;调试;分析误差目录引言 (3)1.设计任务及要求 (3)2.方案选择 (3)3. 二阶有源带通滤波器理论设计 (4)3.1 简介 (4)3.2 工作原理 (4)3.3 传递函数及性能参数 (5)3.4 器件参数的选取 (6)3.5 Multisim仿真及仿真数据处理 (6)4. 电路板的制作 (8)4.1 原理图和PCB图的绘制 (8)4.2 电路板制作过程 (9)5. 电路板的调试 (10)5.1 调试的仪器 (10)5.2 调试过程及结果 (10)5.3 调试所遇到的问题 (13)5.4 调试误差分析 (13)6. 结论 (13)谢辞 (15)参考文献 (16)附录 (17)引言本论文主要讨论信号的处理电路,其中一种电路称为模拟滤波器,模拟滤波器的主要功能是传送输入信号中有用的频率成分,衰减或抑制无用的频率成分,本文主要研究由电阻、电容和运算放大器组成的有源带通滤波电路,其原理是通过对电容、电阻参数的配置,使得模拟滤波器对频率在通带内的频率分量呈现很小的阻抗,而对频带外的频率分量呈现很大的阻抗,这样当负载电流信号通过该模拟带通滤波器的时候就可以把通带内的信号提取出来,把通带外的信号去除。

本论文介绍了使用查表归一快速设计有源滤波器的方法设计二阶有源带通滤波器的详细步骤,并对设计过程中所要处理的数据及图像进行详细地列举、分析。

1.设计任务及要求1)设计一个模拟带通滤波器;2)参数自定;3)调整并记录滤波器的性能参数及幅频特性;2.方案选择滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络,它允许某些频率(通常是某个频率范围)的信号通过,而其它频率的信号幅值均要受到衰减或者抑制。

这些网络可以由RLC元件或RC元件构成无源滤波器,也可以由RC元件和有源器件(如集成运放)构成有源滤波器。

由集成运放、R、C组成的有源滤波有不用电感、体积小、重量轻的特点,此外,由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高,输出阻抗又低,构成有源滤波器后还具有一定的电压放大和缓冲作用,本因此次实验选择有源滤波器。

一个理想的滤波器应在要求的通带内具有均匀而稳定的增益,而在通带以外则具有无穷大的衰减。

然而实际的带通滤波器距此有一定的差距,为此采用各种函数来逼近理想滤波器的频率特性。

常用的逼近方法是巴特沃斯最大平坦响应和切比雪夫等波动响应,在不许带内有波动时,用巴特沃斯响应较好,在给定带内所允许的纹波差,则用切比雪夫响应比较好。

为了获得比较稳定的信号,选择具有巴特沃斯响应的二阶RC有源滤波器设计方案。

具有巴特沃斯响应的二阶RC带通滤波器的常用电路有电压控制电压源电路和无限增益多路反馈电路。

电压控制电压源电路中的运放为同相输入,输入阻抗很高,输出阻抗很低,滤波器相当于一个电压源,故称电压控制电压源电路,其优点是电路性能稳定,增益易调。

而无限增益多路反馈电路的中的运放为反相输入,输出端通过电容和电阻形成两条反馈支路,故称无限增益多路反馈电路,其优点是电路有倒相作用,使用元件较少,但增益调节对其性能参数会有影响。

为了使所设计的滤波器具有较好的增益可调性,选择电压控制电压源电路。

经过以上多方面的分析、比较,选出的方案为:设计一个具有巴特沃斯响应的二阶RC有源带通滤波电路:电压控制电压源电路,采用最基本的二阶滤波器快速的设计方法:查表归一快速设计有源滤波器的设计方法。

3. 二阶有源带通滤波器理论设计3.1 简介带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围内的频率分量衰减到极低水平的滤波器,与带阻滤波器的概念相对。

一个模拟二阶有源带通滤波器的例子是电阻-电容-集成运放电路,该类型滤波器对应的传递函数的分母最高次幂为二,这类滤波器可以用低通滤波器和高通滤波器组合产生。

3.2 工作原理模拟带通滤波器的原理是通过对电容、电阻参数的配置,使得模拟滤波器对频率在通带内的频率分量呈现很小的阻抗,而对频带外的频率分量呈现很大的阻抗,这样当负载电流信号通过该模拟带通滤波器的时候就可以把通带内的信号提取出来,把通带外的信号去除。

原理图3.2原理图3.2所示电路为二阶有源带通滤波电路,图中R1、C1组成低通网络,R3、C3组成高通网络,两者串联就组成了无源带通滤波电路,图中在带通电路的输出端再加上一个电压跟随器,使之与负载很好的隔离开,三者构成了一个简单的二阶有源带通滤波电路,由于电压跟随器的输入阻抗很高、输出阻抗很低、并且有电压放大功能的特性,将其改为同相比例放大电路如原理图3.2中所示的接法即可实现对滤出的信号的电压进行放大,通过改变R1、C1、R3、C2的值,可以调整带通滤波电路的中心频率,通过改变R4、R5的值可以调整带通滤波电路的品质因素、增益和带宽。

原理图3.2所示电路有:电路简单,元件参数少,电路稳定性好,增益可调等特点。

3.3传递函数及性能参数1)传递函数:原理图3.2所示带通滤波器的传递函数推导过程如下所述: 设流过R1的电流为I(S),流过C1的电流为I1(S),流过C2的电流为I2(S),流过R2的电流为I3(S),C1=C2=C,42421422224221424232132154545113212131211112)2(22)()()()()(),(),(,,)()()(11)()()()()()()(1)()()()()()()()()()()(R R S R R R C R R S C R R R SC R R R R S A S I S I S I I S I S I S I R R V R R R S V S V S V S C R S V S I S I S I I R S V S V S I S C S V S V S I SC S V S I R S V S V S I S V S V S A O n p i o p i o i ⨯⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=++==⨯+==⨯⨯⨯+=++=-=⨯-=⨯=-==中,解得:和将以上两式代入式子,其中,2)性能指标: Av ——fo 处的电压增益wo ——带通滤波器的中心角频率 Q ——品质因素BW ——带通滤波器的带宽以上几个性能指标的计算公式分别为:45212321)()11(1R RA w BW BW fBW w Q R R C R w v o o o o +=<<=+⨯⨯=或3.4 器件参数的选取本次带通滤波器设计方案是:二阶有源带通滤波器,故所需要的元件有电阻、电容、集成运放。

首先,设定带通滤波器的性能参数:1)中心频率为:fo=5KHz;2)中心频率对应的最大增益为:Av=2;3)品质因素为:Q=6。

其次,根据中心频率选择电容,由参考资料《基础电子电路设计与实践》4.5节RC有源滤波器的设计的表4.5.1的内容,因为中心频率在1KHz至10KHz的范围内,因此选择电容值为C=0.01uF的电容。

再次,根据所选的实际电容值以及公式K=100/(fo*C)(其中fo的单位为的单位为μF)计算出电阻换标系数K的大小,通过计算,K=2。

再由参考Hz;C1资料《基础电子电路设计与实践》中的表 4.5.5 二阶带通滤波器(巴特沃斯响应)设计表、滤波器参数和电阻换标系数,选择电阻,如原理图3.2所示,R1=19.0K Ω,R2=2.388 KΩ,R3=4.774 KΩ,R4=R5=9.548 KΩ,由于实际的电阻没有理论需要的那么精确,为了使实际参数与理论参数尽量接近,所以所选的电阻均为精调滑动变阻器,R1的量程为100 KΩ,R2至R5的量程为10 KΩ。

最后,选择的集成运算放大器为op07。

op07的功能介绍为:op07芯片是一种低噪声,非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路,由于其具有非常低的输入失调电压(对于op07A最大为+2uV),所以op07在很多应用场合不需要额外的调零措施。

同时它具有输入偏置电流低(op07A为+2nA)和开环增益高(对于op07A 为300V/mV)的特点,这种低失调、高开环增益的特性使得op07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。

综合考虑op07芯片的各方面特性,其正好符合有源带通滤波电路所需要的功能,故选择它作为电路中的同相比例放大电路。

3.5 Multisim仿真及仿真数据处理1)仿真电路图如下所示仿真电路图3.42)滤波器性能指标及元件参数的设定如下所示:fo:中心频率,K:电阻换标系数,Av:中心频率处增益,Q: 品质因素,BW:滤波器带宽,Vi:输入信号峰峰值,fi:输入信号频率,Vo:输出信号峰峰值3)仿真数据处理如下所示:仿真数据表3.4.2对应的散点图如下所示:仿真Vo与fi的关系图3.4仿真Vo与fi的关系图3.4表明,仿真的电路性能参数与理论设计的电路性能基本相符。

4.电路板的制作4.1原理图和PCB图的绘制经过Multisim仿真软件对原理图3.2所示电路图进行仿真,验证了选择的方案以及元件参数的设置的正确性,绘制的原理图及PCB图分别如下原理图4.1、PCB图4.2所示:原理图4.1PCB图4.24.2 电路板制作过程1)将绘制好的PCB图打印在油纸上;2)将油纸上的PCB图印在用砂纸处理过的铜板上;3)腐蚀铜板;4)给铜板转孔,并在铜板上涂少许松香;5)按PCB图4.2所示元件位置摆放好元器件并焊接;6)电路板如图下所示:电路板图4.25. 电路板的调试5.1 调试的仪器1)直流电压源;2)信号发生器;3)双踪示波器;4)万用表;5.2 调试过程及结果1)将万用表调节到电阻档,测出焊接好的电路板上的滑动变阻器阻值,并将其调节使其阻值与原理图上的阻值对应。

2)按照Multisim仿真电路所示的仿真电路图3.4,将电路板与各个调试仪器分别连接上,信号发生器与滤波电路的信号输入端相连,信号输出端、信号发生器的输出端分别与模拟示波器的两个通道相连,将直流电源与电路板上的+12V及-12V处对应相连,注意仪器与电路板的共地。

3)按照Muitisim仿真过程中输入信号参数的设定情况,设定信号发生器的信号参数,首先给带通滤波电路输入vpp为1V,频率为1KHz的信号,调节示波器上显示的信号波形使之稳定,并在示波器上读出对应的输出信号电压并将其记录下来,按照该步骤,依次记录下当输入表一中各个频率分量时对应的输出信号的电压峰峰值。

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