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有源滤波器的课程设计

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有源滤波器的课程设计

课程设计说明书设计名称电子技术课程设计题目有源滤波器的设计学生姓名专业班级学号指导教师日期2011年12月26日2课程设计任务书专业年级班一、设计题目有源滤波器的设计二、主要内容1.设计二阶低通滤波器电路Q0.707fH100Hz2.根据要求选择基本元器件参数3.选择运算放大器4.用multsim7软件仿真电路三、具体要求1.用multsim软件绘制电路原理图2.撰写设计计算说明书;4.将任务书、说明书、原理图装订成册。四、进度安排作业完成时间2011年12月26日14时五、成绩评定指导教师签名日期年月日系主任审核日期年月日3目录一、引言4二、有源滤波设计方案42.1有源滤波的电路工作原理42.2有源滤波器的元件及参数42.3有源滤波设计与选取42.4有源滤波的设计与计算52.5用multsim仿真有源滤波电路5三、总结64一、引言电子技术电路课程设计是从理论到实践的一个重要步骤,通过这个步骤使我们的动手能力有了质的提高,也使我们对电路设计理念的认识有了质的飞跃本课程设计是对有源滤波器的基本应用,我们的严格按照实验要求设计,能够充分满足有源滤波实验要求的性能参数,这次课程设计让我们了解了类似产品的内部原理结构。二、有源滤波的设计方案2.1有源滤波电路的工作原理设计二阶有源低通滤波器的实际电路如下图它由两节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馈,在不同的频段,反馈的极性不相同,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-90,两级RC电路的移相到-180,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引到集成运放同相端的反馈是负反馈,反馈信号将起着削弱输入信号的作用,使电压放大倍数减小,所以该反馈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。其特点是输入阻抗高,输出阻抗低。传输函数为5iosVsVsA2FF-31sCRsCRAAVV令F0VAA称为通带增益F31VAQ称为等效品质因数RC1c称为特征角频率则2cn22c0sQsAsA上式为二节低通滤波电路传递函数的典型表达式注时,即当303FFVVAA滤波电路才能稳定工作。用multsim软件实现仿真的二阶有源低通滤波电路如下图二阶有源低通滤波电路电路图滤波电路是一种能使有用频率信号通过,同时抑制无用频率成分的电路,由集成运算放大器、电容和电阻即可构成有源滤波器。2.2有源滤波电路的元件参数6基本元器件参数R186.60hmRR2R380.60hmRf51.10hmC1C220pF2.3有源滤波设计与选取运算放大器741-DIV当Auf3时,Q将趋于无穷大,ffn时,电压传输系数也趋于无穷大,这说明电路会产生自激震荡,所以要求Auf必须小于3。2.4有源滤波的设计与计算按照课程设计要求等效品质因数Q0.707滤波电路的特征频率fH100Hz基本参数计算滤波器的通带增益、等效品质因数Q、滤波电路的特征频率fH的计算Auf1Rf/R1151.10/86.60≈1.585Q1/3-Auf≈0.707因此fHfn1/2∏RC1/(2∏80.601035.110-9)99.1HZ考虑到电路中接线中电阻的影响,所以Q≈0.707、fH≈98.8与设计要求Q0.707、fH≈98.8在误差范围内,故满足设计要求。2.5用multsim仿真有源滤波电路7以Multisim为平台构建了二阶低通滤波器电路用multsim仿真二阶有源低通滤波电路电路图使用虚拟示波器等虚拟元件,采用交流分析方法和参数扫描分析方法仿真分析了二阶低通滤波器电路的工作特性multsim仿真示波器记录波形由图可见,Q值的大小对滤波电路的幅频特性影响很大,当Q0707时幅频8特性比较平坦,当Q0.707时幅频特性会出现升峰现象。经由Multisim仿真设计、分析,所测得的数据基本上符合设计要求。三、总结通过本次电子技术基础课程设计,我进一步掌握了有源滤波器、示波器在测量时的主要事项及其操作规范,与此同时,了解了二阶低通滤波器的工程估算方法;掌握了其电路的调试方法,并加深了二阶低通有源滤波器在现实生活中的实际应用。二阶有源滤波器的主要性能指标有通带增益、Q值及截止频率等。以Multisim为平台分析了二阶低通滤波器电路。使用虚拟示波器等虚拟元件,采用交流分析方法和参数扫描分析方法仿真分析了二阶低通滤波器电路的工作特性,及各元件参数对输入输出特性的影响,并演示了Multisim中虚拟仪器及各种分析方法的使用。仿真得到了该电路在低频状态下的通带电压放大倍数AUP=2,电路的截止频率fh99.5Hz,仿真结果与理论计算相符。忽略此处..

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