二階高通濾波器的設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上模擬電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)課題： 二階高通濾波器的設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 題目：二階高通濾波器的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1分別用壓控電壓源和無限增益多路反饋二種方法設(shè)計(jì)電路；2截止頻率fc=100Hz3 增益AV2；4 用橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設(shè)計(jì)電路所需的正負(fù)直流電源（±12V）。二、方案設(shè)計(jì)與論證根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求設(shè)計(jì)一個(gè)二階高通濾波電路，頻率高于100Hz的信號(hào)可以通過， 而頻率低于100Hz的信號(hào)衰減。由輸出量與輸入量之比為傳遞函數(shù)即Au(s)=Uo(s)/Ui(s)=1/(1+sRC)則可采用壓控電壓源二階高通

2、濾波電路，或無限增益多路反饋高通濾波電路 1、方案一采用壓控電壓源二階高通濾波電路，由橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設(shè)計(jì)電路提供所需的正負(fù)直流電源（±12V）。電路如圖1所示，其傳輸函數(shù)為： 歸一化的傳輸函數(shù)： 其中： ，為品質(zhì)因數(shù)。 通帶增益： 截止角頻率： 截止頻率：品質(zhì)因數(shù)：2、方案二采用無限增益多路反饋高通濾波電路，由橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設(shè)計(jì)電路提供所需的正負(fù)直流電源（±12V）。電路如圖2所示,該電路的傳輸函數(shù)為： 歸一化的傳輸函數(shù)： 其中： ,通帶增益： 截止角頻率： 截止頻率： 品質(zhì)因數(shù)： R3 R4 C3 R2 ui C1 C2 uo ui C1

3、C2 uo R1 R2 R1 圖1壓控電壓源二階高通濾波器 圖2 無限增益多路負(fù)反饋二階高通濾波器3、方案論證兩種方案相比較，第一種方案參數(shù)設(shè)計(jì)較第二種方案更為容易設(shè)計(jì)，并且第一種方案的所用器材都很容易就能夠買的到，而且第一種方案更容易做實(shí)驗(yàn)。所以我選擇第一種方案。三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1、穩(wěn)壓電源單元電路設(shè)計(jì) + 電 源 + 整 流 + 濾 波 + 穩(wěn) 壓 + u1 u2 u3 u4 U0 _ 變壓器 _ 電 路 _ 電 路 _ 電 路 _圖32、 整流與穩(wěn)壓過程 u1 u2 u3 u4 U0 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t 圖43、參數(shù)設(shè)計(jì)1）直流電源電路的參數(shù)設(shè)計(jì)由于要給集成

4、塊UA741提供正負(fù)12伏特的直流電壓，則選用輸出電壓為15V，功率為20W 的變壓器。整流二極管D1、D2、D3、D4選IN4007（由于買不到IN4001），其極限參數(shù)100，最大整流平均電流IP=1A，滿足 U2 ，最大整流平均電流IP=1A。濾波電容C的容量應(yīng)滿足RlC=（3-5）T/2，采用電解電容，電容的電壓值應(yīng)該大于1、1U2，為獲得較好的濾波效果則選用C=3300uf的電解電容，C2選用0、22uf的瓷介電容，C3選擇220uf的電解電容，在穩(wěn)壓電路選三端穩(wěn)壓器W7812、W7912，它們的輸出電壓為12V，輸出電流為 1、5A。2）二階高通濾波器的參數(shù)設(shè)計(jì)由增益Av=2，Av

5、=1+Rf/R1,所以選R1=Rf=10K歐姆的電阻，fp=100Hz,fp=1/2RC，則選用C=0、1uf的瓷介電容，R3為14K歐姆的電阻，R4為18K歐姆的電阻，由于沒有該種類的電阻，則用兩個(gè)20K歐姆的可調(diào)電位器替代，集成塊用UA741四、總原理圖及元器件清單1、總原理圖2元件清單元件序號(hào)（名稱）型號(hào)主要參數(shù)數(shù)量備注變壓器輸入220V、輸出15V，P=20W1個(gè)帶插頭D1D4 （二極管）1N4007各1個(gè)保險(xiǎn)管Ip=0.5A1個(gè)電解電容C1、23300uf/25V2個(gè)電解電容C5、6 220uf2個(gè)瓷介電容C3、4、7、80、22uf4個(gè)集成塊UA7411個(gè)集成穩(wěn)壓器W7812、W7

6、912輸出電壓12V，輸出電流1.5A各1個(gè)發(fā)光二極管2個(gè)瓷介電容C9、100、1uf 2個(gè)電阻R120K歐姆2個(gè)電阻R21K歐姆2個(gè)可調(diào)電位器Rw20K2個(gè)五、安裝與調(diào)試1焊接 工具：電烙鐵在已做好的電路板上涂一層助焊劑，對(duì)照原理圖將元件安裝在電路板上，檢查元件位置是否正確。檢查無誤后，用電烙鐵將每個(gè)元件用焊錫焊牢，保證每個(gè)元件不虛焊。在焊元件時(shí)根據(jù)不同元件耐熱性能盡量減少焊接時(shí)間。焊接完畢后用萬(wàn)用表檢查是否斷路和短路。2調(diào)試工具：萬(wàn)用表、示波器，信號(hào)發(fā)生器，數(shù)字毫伏表用小螺絲刀調(diào)節(jié)電位器R3的電阻為14K歐姆，R4的電阻為18K歐姆，接入220伏特的交流電壓，信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)為f=1K

7、Hz,Ui=100、2mv的信號(hào)，在輸出端測(cè)得輸出電壓Uo=201、6mv，減小頻率使得f=100 Hz，則輸出端Uo =161 、2mv，與實(shí)際相差太大，則用螺絲刀微調(diào)節(jié)電位器，此時(shí)使得Uo=141、2mv，在高頻時(shí)輸出電壓為輸入電壓的兩倍，用示波器監(jiān)測(cè)輸出波形沒有失真，故電路正確，調(diào)試完畢，可以進(jìn)行性能測(cè)試。六、性能測(cè)試與分析1。輸出電壓的測(cè)量輸入信號(hào)Ui=100、4 mv，改變頻率測(cè)輸出電壓，并且在通頻帶時(shí)的頻率要取得密集一些頻率f/Hz2060809095100110輸出電壓Uo/mv14 、8790、0119、5131、4136、5141、2148、6頻率f/Hz2005008001

8、K20K50K100K輸出電壓Uo/mv183、4197、7199、5200、1202、4201。7201。0壓控電壓源二階高通濾波器電路的幅頻特性2。數(shù)據(jù)處理與誤差計(jì)算在頻率為高頻時(shí)，U=（201、0+201、7+202、4）/3=201、7 mv輸入電壓Ui=100、4，則Av=U/Ui=201、7/100、4=2、01相對(duì)誤差：s=（2、01-2）/2*100%=0、5%當(dāng)fp=100Hz時(shí)，Uo理論=U*0、707=201、7*0、707=142、6mv實(shí)驗(yàn)測(cè)得Uo=141 、2mv則相對(duì)誤差為S=（142、6-141、2）/142、6*100%=1%3、誤差分析產(chǎn)生該實(shí)驗(yàn)誤差的主要原

9、因有1、 輸入信號(hào)不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差。2、由橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設(shè)計(jì)電路提供所需的正負(fù)直流電不是很準(zhǔn)，沒有標(biāo)準(zhǔn)的正負(fù)12伏特，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差。3、在參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)也會(huì)引入誤差。4、在計(jì)算過程中會(huì)引入計(jì)算誤差。七、結(jié)論與心得結(jié)論1、由實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)頻率f為通帶截止頻率fp時(shí)，輸出電壓 Uo約為最大輸出電壓的0、707倍，即Au0.707AuP。2、由實(shí)驗(yàn)可知，高通濾波器削弱低頻信號(hào)，只放大頻率高于 fp的信號(hào)，我們可把高通濾波器用于交流放大電路的耦合電路，隔離直流成分。3、實(shí)驗(yàn)中，監(jiān)測(cè)的波形沒有失真，說明只要正反饋引入得到，就能在f=fo時(shí)使電壓放大倍數(shù)數(shù)值增大，又不會(huì)因正反饋過強(qiáng)而產(chǎn)生自激振蕩。心得我所做的實(shí)驗(yàn)相對(duì)于其他同學(xué)的實(shí)驗(yàn)來說，非常簡(jiǎn)單，電路也簡(jiǎn)單，焊接電路板時(shí)也比較輕松，。雖然簡(jiǎn)單，感覺自己還有很多東西要去學(xué)習(xí)，自己課本知識(shí)不是學(xué)得很好，實(shí)驗(yàn)缺乏理論知識(shí)，所以，以后要加強(qiáng)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，并且電路焊接技術(shù)也有待加強(qiáng)?？傊瑢?shí)驗(yàn)已經(jīng)做完了，總體還是滿意的。八、參考文獻(xiàn) 1童詩(shī)白、華成英模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）2謝自美 電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試物理與電子信息學(xué)院模擬電路課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表專業(yè)：電子信息工程 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名