信号放大滤波电路设计说明说综述
电子工艺课程设计--中频信号滤波放大整形及移相电路设计
课程设计（说明书）中频信号滤波放大整形及移相电路设计班级 / 学号 14070102 / 1052学生姓名赫婷婷指导教师赵鑫课程设计任务书课程名称电子技术综合课程设计课程设计题目中频信号滤波放大整形及移相电路设计课程设计的内容及要求：一、设计说明与技术指标设计一个高通滤波放大、整形和移相电路。
实际工作中输入信号一般由传感器产生，本次设计采用函数发生器给出。
输出信号要求整形为是方波信号，以便CPU的后续信号采集和处理。
滤波放大电路建议采用TI公司的FilterPro，这是一款很好的滤波器设计软件。
整形电路建议采用施密特触发器。
移相电路自己选择方案。
技术指标如下：①高通滤波器设计参数：通带增益Ao=25db，通带频率fc=200kHz，通带增益纹波Rp=1db，截止带频率fs=200k Hz，截止带衰减-10dB。
②设计一个整形电路，将滤波后的信号整形为方波。
③设计一个200kHz方波信号移相电路，相移范围：0-180°。
二、设计要求1．在选择器件时，应考虑成本。
2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。
3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。
三、实验要求1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。
2．进行实验数据处理和分析。
四、推荐参考资料1. 童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006年五、按照要求撰写课程设计报告成绩指导教师日期一、概述实际中的用途：本设计在实际中主要用于对中频信号进行整形，滤波，放大及移相。
生活中我们所接收到的信号，它并不是可以被我们直接观察和分析的，而是只有在通过一定的电路使之进行放大、滤波、整形输出以后，才可以变成是让我们可以进行分析和观察的处于稳定状态的信号。
所以说对于一般的信号，必须经过有整流电路、滤波电路、放大电路组成的功能模块以后才会变成是对人类观察研究有益的信号。
设计思路：一、设计滤波放大电路并进行仿真，观察波形是否满足要求。
放大电路滤波器设计
放大电路滤波器设计在现代电子技术应用中，放大电路是非常重要的一部分。
然而，由于信号传输过程中会产生各种噪声和干扰，因此设计一个有效的滤波器对于放大电路的性能提升至关重要。
本文将讨论放大电路滤波器的设计原理、常见类型以及设计方法。
一、设计原理放大电路滤波器的设计旨在滤除输入信号中的干扰噪声，同时保留所需信号的频谱。
其设计原理可归纳为以下几个步骤：1. 确定所需的截止频率：根据应用需求和信号特性，确定滤波器的截止频率。
截止频率是指滤波器能够滤除高于或低于该频率的信号分量。
2. 选择滤波器类型：根据截止频率的要求，选择适当的滤波器类型。
常见的滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
3. 确定电路参数：根据滤波器类型和截止频率要求，进行电路参数的计算。
其中包括电阻、电容和电感等元件的数值计算。
4. 绘制电路图：将电路参数应用于电路图中，绘制出滤波器的具体结构。
注意合理布局，并确保电路连接正确。
5. 进行模拟仿真：利用电子设计自动化（EDA）工具进行模拟仿真，验证滤波器的性能。
根据仿真结果，优化电路参数以满足设计要求。
6. 确定元件数值：根据仿真结果，确定最终的元件数值。
注意选择具有稳定性和可靠性的元件。
7. PCB布局与制作：将电路图转化为PCB布局图，并进行制作。
在此过程中，应注意布局合理性、信号线的隔离和排列，以及功率线和信号线的分离。
二、常见滤波器类型1. 低通滤波器（Low Pass Filter）：允许低于截止频率的信号通过，高于截止频率的信号被滤除。
2. 高通滤波器（High Pass Filter）：允许高于截止频率的信号通过，低于截止频率的信号被滤除。
3. 带通滤波器（Band Pass Filter）：只允许位于一定频率范围内的信号通过，其他频率信号被滤除。
4. 带阻滤波器（Band Stop Filter）：只允许位于一定频率范围外的信号通过，其他频率信号被滤除。
电子电路中的滤波和放大电路设计
电子电路中的滤波和放大电路设计导言：滤波和放大电路是电子电路中常见的两种设计，它们在各种设备和系统中起到重要的作用。
本文将详细介绍滤波和放大电路设计的步骤，并分点列出具体内容。
一、滤波电路设计步骤：1. 确定滤波要求：- 频率范围：确定需要滤波的信号频率范围，例如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等。
- 阻带带宽：确定需要滤除的信号频率范围。
- 通带衰减：确定需要在通带范围内的信号衰减程度。
2. 选择适当的滤波器类型：根据滤波要求和电路复杂度的需求，选择适合的滤波器类型，如RC滤波器、RLC滤波器、激励滤波器等。
3. 确定滤波器的参数：- 频率截止点：根据滤波器类型和滤波要求，计算出所需的频率截止点。
- 阻抗匹配：根据滤波器的输入输出阻抗要求，设计电路进行阻抗匹配。
4. 进行电路仿真：使用电子电路仿真软件，对设计的滤波电路进行仿真，检验其滤波性能是否符合要求。
5. PCB设计：根据仿真结果，设计并布局滤波电路的PCB板，考虑电路的噪声、干扰等因素，合理布局元器件。
6. 元器件选择和电路组装：根据设计要求，选择合适的元器件，并进行电路组装和调试。
二、放大电路设计步骤：1. 确定放大要求：- 放大倍数：确定需要放大的信号的倍数，如100倍放大、1000倍放大等。
- 频率范围：确定需要放大的信号的频率范围。
2. 选择适当的放大电路类型：根据放大要求和电路复杂度的需求，选择适合的放大电路类型，如共射放大器、共集放大器、共基放大器等。
3. 计算电路参数：- 确定集电极电阻、基极电阻和负载电阻的取值。
- 确定输入电容和输出电容的取值，用于控制信号的频率响应。
4. 进行电路仿真：使用电子电路仿真软件，对设计的放大电路进行仿真，检验其放大性能是否符合要求。
5. PCB设计：根据仿真结果，设计并布局放大电路的PCB板，考虑电路的噪声、干扰等因素，合理布局元器件。
6. 元器件选择和电路组装：根据设计要求，选择合适的元器件，并进行电路组装和调试。
电路中的信号放大与滤波技术
电路中的信号放大与滤波技术近年来，随着科技的不断进步，电子设备已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
然而，要让这些设备达到更加精准和高质量的工作，我们需要信号放大和滤波技术的支持。
本文将探讨电路中信号放大和滤波技术的原理和应用。
首先，我们来了解信号放大技术。
在电子设备中，我们常常需要将弱信号转化为更强的信号，以便更好地进行处理和分析。
这就要求我们使用信号放大器来增强信号的幅度，使之更容易被检测和测量。
信号放大器通常由一个放大元件、反馈电路和输入/输出电阻组成。
放大元件通常是晶体管或场效应管，通过控制电流和电压的变化，实现信号的放大。
反馈电路则用于稳定放大器的增益，并消除非线性失真。
信号放大技术在众多领域中得到了广泛的应用。
以医学设备为例，心电图(electrocardiogram, ECG)和脑电图(electroencephalograph, EEG)等监护设备通常使用信号放大器来测量和记录生物电信号。
而在音频设备中，放大器则负责放大音频信号，以便更好地驱动扬声器或耳机。
除了信号放大技术，滤波技术在电路中也起着重要的作用。
滤波器能够从过多的信号中挑选出我们需要的频率范围，以便进行进一步的处理。
滤波器有许多种类，包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
这些滤波器的设计和原理各有不同，但核心思想是通过一组电容、电感和电阻等元件来选择特定的频率。
滤波技术广泛应用于通信、音频和图像等领域。
在无线通信领域，滤波器被用来消除噪声和杂波，从而提高通信质量。
在音频设备中，滤波器则用于调整音调和消除不必要的噪音。
而在图像处理中，滤波器能够去除噪点和平滑图像，提高清晰度和图像质量。
信号放大和滤波技术的发展离不开科技的进步。
随着集成电路和半导体技术的不断突破，放大器和滤波器的性能不断提高。
例如，现代放大器能够实现更高的增益和更低的失真，而滤波器则能够更准确地选择特定的频率和降低不必要的噪声。
总结起来，信号放大与滤波技术在电路中起着举足轻重的作用。
电路中的放大器与滤波器的设计与应用
电路中的放大器与滤波器的设计与应用电路中的放大器与滤波器是电子技术中常见的重要组件，它们在信号处理和电子设备中起着至关重要的作用。
本文将对放大器与滤波器的设计与应用进行详细介绍，以帮助读者更好地理解和应用这两种电路。
一、放大器的设计与应用放大器是一种能够将输入信号增大一定倍数的电路，它通常用于增强信号的弱小部分或者改变信号的特性。
放大器的设计需要考虑输入和输出阻抗、增益、带宽等因素，并根据实际需求选择适当的电路拓扑结构。
1. 基本放大器电路最常见的基本放大器电路有共射放大器、共集放大器和共基放大器。
共射放大器适用于中小功率放大，具有较高的电压增益和较大的输出阻抗；共集放大器适用于高电压放大，具有较低的输出阻抗；共基放大器适用于高频放大，具有较高的电流增益。
2. 运放的应用运放是一种常用的高增益放大器，通过反馈网络可以实现各种功能。
在电路设计中，运放常用于放大、滤波、积分、微分等应用。
其中，反馈电路的设计更是运放应用的关键，通过适当的电阻、电容和电感组合，可以实现电压、电流、传输等不同类型的反馈。
3. 差分放大器的应用差分放大器具有抗干扰能力强、共模抑制比高等优点，因此在信号处理和通信领域得到广泛应用。
差分放大器常用于微弱信号放大、差分信号传输、抗干扰电路的设计等情况。
二、滤波器的设计与应用滤波器是一种能够根据信号频率特性选择性地通过或抑制信号的电路，它可以用于去除杂散信号、波形整形以及频率选择等应用。
根据频率响应特性不同，滤波器分为低通、高通、带通和带阻滤波器等不同类型。
1. 低通滤波器低通滤波器能够通过低于一定频率的信号，而抑制高于这个频率的信号。
这种滤波器常用于音频放大器、功率放大器等应用中，以提取出所需的基频信号。
2. 高通滤波器高通滤波器则与低通滤波器相反，可以通过高于一定频率的信号，而抑制低于这个频率的信号。
在通信领域中，高通滤波器常用于去除直流分量、滤除交流干扰等。
3. 带通滤波器和带阻滤波器带通滤波器可以通过一定范围内的频率信号，并抑制其他频率范围内的信号。
电子电路中的滤波与放大器设计
电子电路中的滤波与放大器设计电子电路的设计是计算机、通信、娱乐设备等各个领域的基础。
而滤波器和放大器是电子电路设计中最基础且常见的组件。
本文将介绍电子电路中滤波器和放大器的基本概念、设计步骤和一些常见的应用。
一、滤波器的基本概念与类型滤波器用于选择特定频率范围的信号并抑制其他频率范围的信号。
根据传输频率的不同，滤波器可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
1. 低通滤波器：允许低于截止频率的信号通过，抑制高于截止频率的信号。
2. 高通滤波器：允许高于截止频率的信号通过，抑制低于截止频率的信号。
3. 带通滤波器：允许位于两个截止频率之间的信号通过。
4. 带阻滤波器：抑制位于两个截止频率之间的信号。
二、滤波器的设计步骤设计一个滤波器需要以下几个步骤：1. 确定滤波器的类型和截止频率：根据设计需求选择合适的滤波器类型和截止频率。
例如，需要设计一个只允许高频信号通过的滤波器，可以选择高通滤波器，并确定截止频率。
2. 计算滤波器的元件数值：根据滤波器的类型和截止频率，可以通过一些公式和计算方法计算出所需的元件数值，如电容、电阻、电感等。
这些元件的数值决定了滤波器的性能。
3. 绘制滤波器的电路图：根据计算结果，绘制滤波器的电路图。
电路图应包含所需的元件以及其连接方式。
4. 选择合适的元件：根据电路图，选择合适的元件进行电路实现。
元件的质量和参数对滤波器的性能有很大的影响，所以选择合适的元件非常重要。
5. 搭建电路并测试：根据电路图进行实验搭建，并使用测试设备对其进行测试。
通过观察输出信号和输入信号的差异，评估滤波器的性能。
6. 调整和优化电路：如果电路的性能不符合设计要求，可以根据测试结果进行调整和优化。
例如，改变元件的数值、调整元件的排布方式等，直到满足设计要求。
三、放大器的基本概念与类型放大器是一种能够增强信号幅度的电路。
根据放大器的放大方式和输出信号类型的不同，放大器可以分为按输入信号类型分为分析型放大器和数字放大器；按输出信号类型分为线性放大器和非线性放大器。
小信号放大和检波电路-概述说明以及解释
小信号放大和检波电路-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以如下编写：在电子工程学中，小信号放大和检波电路是两个非常重要的电路技术。
小信号放大电路被广泛应用于电子设备中，用于放大微弱的信号，使其能够被后续的电路部分处理。
而检波电路则用于将信号转换为可测量或可用于其他用途的形式。
小信号放大电路的作用在于将微弱的信号放大到可以进行后续处理的程度。
对于一些微弱的输入信号，如传感器输出、天线接收到的无线信号等，需要经过放大才能提供足够的幅度和信噪比。
小信号放大电路的基本原理是通过扩大信号的振幅，同时保持信号的形状不发生失真。
常见的小信号放大电路类型包括共射放大器、共基放大器、共集放大器等。
检波电路则用于将信号转换为可以进行测量或其他用途的形式。
在无线通信系统中，检波电路常用于将调制信号解调出来，恢复原始的基带信息。
在音频领域，检波电路常用于音频信号的放大、录制和播放等。
检波电路的基本原理是通过对输入信号进行非线性操作，将其转换为包络信号或直流成分。
常见的检波电路类型包括整流器、解调器和鉴频器等。
小信号放大和检波电路在各个领域都有广泛的应用。
在通信技术中，小信号放大电路在无线传输、射频电路和调制解调等方面起着重要作用。
检波电路则在无线通信、音频处理和数据采集等领域具有重要应用。
随着科技的不断进步和应用需求的不断增加，对小信号放大和检波电路的研究和应用也将不断深入，为各个领域的发展提供强有力的支持。
文章结构部分的内容应该包含有关整篇文章的结构和内容安排的说明。
可以参考以下内容撰写文章1.2的内容：1.2 文章结构本文主要讨论小信号放大和检波电路的原理、类型及其应用前景。
为了使读者更好地理解文章内容，本文按照以下结构组织：引言部分将首先对文章的主题进行概述，介绍小信号放大和检波电路的基本概念和作用。
然后，详细阐述本文的目的和意义，以引起读者的兴趣和阅读动力。
正文部分分为两个主要部分：小信号放大电路和检波电路。
电子电路中的信号放大与滤波技术
电子电路中的信号放大与滤波技术引言：在现代电子设备中，信号放大和滤波是常用的技术手段。
信号放大可以增加信号的幅度，使其能够被后续的电路处理；而滤波则可以去除干扰和噪音，提高信号的质量。
本文将详细介绍信号放大与滤波技术的原理、步骤和应用。
一、信号放大技术1. 放大器的原理a. 放大器的输入和输出端口b. 放大器的放大倍数和增益c. 常见的放大器类型：运算放大器、功率放大器等2. 放大器电路的设计与实施步骤a. 确定放大器的应用场景和需求b. 选择合适的放大器类型和规格c. 进行电路设计和参数计算d. 制作电路原型并进行实验验证e. 优化和调整电路以达到期望的放大效果3. 信号放大技术的应用a. 音频放大器和功放的应用b. 传感器信号放大技术c. 无线通信中的信号放大器设计二、信号滤波技术1. 滤波器的原理a. 滤波器的种类：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等b. 滤波器的频率特性和传递函数c. 滤波器的频率响应和阻带2. 滤波器电路的设计与实施步骤a. 确定滤波器的应用场景和需求b. 选择合适的滤波器类型和规格c. 进行电路设计和参数计算d. 制作电路原型并进行实验验证e. 优化和调整电路以达到期望的滤波效果3. 信号滤波技术的应用a. 音频滤波器和喇叭系统设计b. 图像处理中的滤波算法c. 无线通信中的滤波器设计三、信号放大与滤波技术的实例应用1. 实例一：音频放大器设计a. 确定应用场景：音响系统、耳机放大器等b. 选择合适的放大器类型和规格：运放、功放等c. 进行电路设计和参数计算：根据功率、输入输出阻抗等要求d. 制作电路原型并进行实验验证：调试放大效果、音质等e. 优化和调整电路以达到期望的放大效果：进一步优化音质、降低失真等2. 实例二：图像处理中的滤波算法a. 确定应用场景：图像去噪、边缘检测等b. 选择合适的滤波器类型和规格：均值滤波、中值滤波、高斯滤波等c. 进行算法设计和参数优化：根据图像特点和处理需求d. 实现算法并进行实验验证：用具体图像进行测试和分析e. 优化和调整算法以达到期望的滤波效果：增强滤波效果、降低处理时间等结论：信号放大与滤波技术在电子电路中发挥着重要作用。
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中北大学
课程设计说明书
学生姓名:胡修勇学号：**********学院: 仪器与电子学院
专业: 微电子科学与工程
题目: 压电式加速度传感器信号调理设计指导教师：谭秋林职称:副教授
2014年6月27日
目录
一、设计目的 (1)
二、设计内容和要求 (1)
三、设计内容 (1)
1、任务分析 (1)
2、滤波模块 (2)
3、放大模块 (4)
4、各电路模块连接 (5)
5、PCB版图 (8)
四、心得体会 (8)
五、参考文献 (8)
一、设计目的
1、掌握电子系统的一般设计方法和设计流程；
2、学习使用PROTEL软件绘制电路原理图及印刷板图；
3、掌握应用Protues等软件对所设计的电路进行仿真，通过仿真结果验证设计的正确性，完成压电加速度计的信号调理电路。
二、设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）
压电式加速度传感器作为一种微型传感器其输出信号比较微弱，通常为几十个毫伏或几百个微伏。
所以有必要对其输出电压进行信号调理。
主要包括放大模块、滤波模块等组成。
三、设计内容
1、任务分析
设计要求为对压电式加速度传感器输出信号进行放大，滤波等。
为保证处理效果，先进行滤波处理，在进行信号放大。
滤波电路采用有源滤波电路，即由集成运放和电阻电容组成的滤波电路。
不采用无源滤波电路的原因是该电路带负载能力差、无放大倍数及过渡带宽。
但是由于集成运放带宽有限，所以在工作频率不是很高的情况下可以使用。
分为一阶带通滤波频率范围10-1KHZ，二阶低通滤波频率范围<=1KHZ.
原理设计完成后，运用proteus进行电路仿真并绘制PCB版图。
2、滤波模块
⑴一阶有源带通滤波电路
在一阶RC无源低通滤波电路的输出端加上一个电压跟随器，即构成简单的一阶有源低通滤波电路。
在一阶RC无源高通滤波电路的输出端加上一个电压跟随器，即构成简单的一阶有源高通滤波电路。
将低通高通电路通过适当方式连接便可达到带通的目的。
如下图1所示：
图1：一阶有源带通滤波电路
其通带截止频率RC f H π21=
，故f H =1kHz ；RC
f L π21
=，故f L =10Hz 。
Au=R2/R1=0.01。
⑵二阶有源带通滤波电路
将串联的两节RC 低通网络直接与电压跟随器相连，可构成如图所示的压控电压源二阶有源低通滤波电路，电路如图2所示：
图2：二阶有源带通滤波电路
该电路的等效品质因数
5
.013131=-=-=
up A Q ，
令RC
f π21
0=
，电压放大倍数为 02
011f f
Q j f f A A up
u ⋅+⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=
，其中A up =1
当f=f H 时，上式分母的模应等于2，故f H =1KHz
将串联的两节RC 高通网络直接与电压跟随器相连，可构成如图所示的压控电压源二阶有源高通滤波电路，电路如图3所示：
图3：二阶高通滤波电路
该电路的等效品质因数
5
.01
31
31=-=-=
up A Q ， 令RC
f π21
0=
，电压放大倍数为 02
011f f
Q j f f A A up
u ⋅+⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=
，其中A up =1 当f=f L 时，上式分母的模应等于2，故f L =10Hz 将低通、高通串联得到带通电路，电路如图4所示：
图4：二阶低通滤波电路
3、放大模块
由于一阶带通滤波电路放大倍数为0.01，要真正达到预期放大效果，需增加一级放大电路，故采用两级Au=100的电路。
放大电路采用反向放大并且串联电压跟随器，电路如图5所示：
图5：同相放大电路
参数确定如下：
Au=R3/R2=100k/990=100
R1=R2//R3=990约为1K
仿真波形如下图6所示：
图6：同相放大电路仿真
4、各电路模块连接
一阶带通滤波模块和二阶低通滤波模块、两级放大模块，四个模块连接后的电路如图7所示：
图7：各电路模块连接
元器件报表如表1所示：
表1：元器件报表
其仿真波形如图8所示
图8：仿真波形图
一阶滤波幅频特性如图9所示
图9：一阶滤波幅频特性二阶低通滤波如图10所示：
图10：二阶低通滤波幅频特性二阶高通滤波幅频特性如图11所示：
图11：二阶高通滤波幅频特性5、PCB版
PCB版图如图12所示：
图12：PCB版图
四、心得体会
为了完成本次课程设计，我找出了《模拟电子技术基础》（毕满清主编）、《传感器原理与应用》这两本书。
重新学习了关于一阶、二阶滤波以及放大电路的知识。
正如每个设计过程都是坎坷的一样，在我设计这个信号放大滤波电路的过程中也不免出现了一些问题。
在我的不懈努力之下，最终都得以解决。
通过本次课程设计，我体会到了理论和实践结合的重要性。
在理论计算和软件仿真的过程中，多次出现了结果不一致的情况。
查阅参考资料和思考之后，才发现有些是电路设计的问题，有些是需要考虑实际情况用对公式。
将书本上的知识和设计方法结合起来，放能更好地运用到实践当中。
经过本次课程设计，我已经充分掌握了放大和滤波的相关知识，并能运用所学的知识设计出实用的信号放大滤波电路。
五、参考文献
（1）童诗白．模拟电子技术基础．北京：高等教育出版社，2002
（2）张建华．数字电子技术．北京：机械工业出版社，2004
（3）陈汝全．电子技术常用器件应用手册．北京：机械工业出版社，2005
（4）毕满清．电子技术实验与课程设计．北京：机械工业出版社，2005
（5）潘永雄．电子线路CAD实用教程．西安：西安电子科技大学出版社，2002
（6）张亚华．电子电路计算机辅助分析和辅助设计．北京：航空工业出版社，2004。