二階有源低通濾波器課程設(shè)計(jì)報(bào)告

..長沙學(xué)院模電課程設(shè)計(jì)說明書題目二階有源低通濾波器系(部)電子與通信工程系專業(yè)(班級)09通信姓名雄亮學(xué)號2009043209指導(dǎo)教師志宇剛林王璐露高岳民起止日期2010年11月22日—27日摘要：我課程設(shè)計(jì)的課題是二階有源低通濾波器。首先，根據(jù)教師給定的課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求，選定一款集成運(yùn)算放大器，再根據(jù)技術(shù)要求選擇其它元器件，設(shè)計(jì)出外圍電路，并設(shè)計(jì)出整體電路的電路圖及其各元件的參數(shù)，同時要給出其工作原理；第二步，對設(shè)計(jì)出的電路圖進(jìn)展仿真。通過仿真軟件Multisim對所設(shè)計(jì)的電路的進(jìn)展瞬態(tài)分析測試和交流掃描以及其它必要仿真，并進(jìn)展分析，確定電路設(shè)計(jì)的正確性和可行性；最后,第三步把仿真結(jié)果與理論指標(biāo)進(jìn)展比照分析，并對設(shè)計(jì)成果作出評價.關(guān)鍵詞：濾波器、二階有源低通感量，這就必然增加電感元件的體積，重量與本錢。這種矛盾在低頻時尤為突出。為了解決這一矛盾，五十年代有人提出用由電阻、電容與晶體管組成的有源網(wǎng)絡(luò)替代電感元件，由此產(chǎn)生了用有源元件和無源元件(一般是R和C)共同組成的電濾波器，稱為有源濾波器。六十年代末由分立元件組成的有源濾波器得到應(yīng)用。七十年代以來，由薄膜電容、薄膜電阻和硅集成電路運(yùn)算放大器構(gòu)成的薄膜混合集成電路提供了大量質(zhì)優(yōu)價廉的小型和微型有源RC濾波器。集成電路技術(shù)的出現(xiàn)和迅速開展給有源濾波器賦予巨大的生命力。集成電路有源濾波器不但從根本上克制了R、L、C無源濾波器在低頻時存在的體積和重量上的嚴(yán)重問題，而且本錢低、質(zhì)量可靠及寄生影響小。和無源濾波器相比，它的設(shè)計(jì)和調(diào)整過程較簡便，此外還能提供增益。當(dāng)然，有源濾波器也有如下缺點(diǎn)：1．由于有源元件固有的帶寬限制，使絕大多數(shù)有源濾波器僅限于音頻圍(f≤20KHZ)應(yīng)用，而無源濾波器沒有這種上界頻率限制，適用的頻率圍可高達(dá)500MHZ。2．生產(chǎn)工藝和環(huán)境變化所造成的元件偏差對有源濾波器的影響較大。3．有源元件要消耗功率。盡管如此，在聲頻(f≤4KHZ)圍有源濾波器在經(jīng)濟(jì)和性能上要比無源濾波器優(yōu)越得多，因此在世界各國先進(jìn)的通信系統(tǒng)中得到極其廣泛的應(yīng)用。目錄1緒論42實(shí)習(xí)的主要容53設(shè)計(jì)作品名稱〔或課題〕：63.1電路設(shè)計(jì)原理圖：73.2真和性能測試與分析：84心得體會：85存在的缺乏及建議：96參考文獻(xiàn)：91.緒論從上世紀(jì)二十年代至六十年代，電濾波器主要由無源元件R、L、C構(gòu)成，稱為無源濾波器。為了提高無源濾波器的質(zhì)量，要求所用的電感元件具有較高的品質(zhì)因數(shù)QL，但同時又要求有一定的電2實(shí)習(xí)的主要容09級模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書系(部):電子與通信工程系專業(yè):09通信指導(dǎo)教師:志宇、剛林、王璐露、高岳民課題名稱二階有源低通濾波器設(shè)計(jì)容及要求1、選題圍：1.1直流穩(wěn)壓電源類：串聯(lián)穩(wěn)壓、三端穩(wěn)壓等。1.2信號源〔振蕩器〕類：1.3放大器類〔低頻、中頻、高頻、音頻、甲類、乙類、丙類等〕：晶體管類、集成運(yùn)算類等；1.4濾波器類〔有源、無源〕：高通、低通、帶通、帶阻；〔對信號處理方式：調(diào)幅、調(diào)頻、鑒頻、鑒相、微分、積分、檢波等〕1.5也可通過各種模擬IC的典型應(yīng)用電路設(shè)計(jì)；2、設(shè)計(jì)要求：2.1設(shè)計(jì)方法、參數(shù)、計(jì)算步驟、公式和根本原理說明；2.2電路必須通過multisim軟件仿真驗(yàn)證；2.3有相關(guān)參數(shù)測試數(shù)據(jù)或波形分析說明。設(shè)計(jì)工作量1、祥見課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書2、課程設(shè)計(jì)提交的資料：2.1課程設(shè)計(jì)說明書打印稿及電子文檔；2.2設(shè)計(jì)電路仿真源文件；進(jìn)度安排起止日期〔或時間〕設(shè)計(jì)容〔或預(yù)期目標(biāo)〕備注2010年12月27日—31日祥見課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書教研室意見年月日系〔部〕主管領(lǐng)導(dǎo)意見年月日3設(shè)計(jì)作品名稱〔或課題〕二階有源低通濾波器3.1電路設(shè)計(jì)原理圖：在本次試驗(yàn)中設(shè)計(jì)一個有源低通濾波器，截止頻率fC=1kHz,通帶電壓放大倍數(shù)：Auo=2,在f=10fc時，要求幅度衰減大于30dB。圖1二階有源低通濾波器原理圖〔一〕有源二階低通濾波電路壓控電壓源二階低通濾波電路電路如圖1所示。其傳輸函數(shù)為：為品質(zhì)因數(shù)，通帶的電壓放大倍數(shù)：濾波器的截止角頻率：為了減少輸入偏置電流及其漂移對電路的影響，應(yīng)使：將上述方程與聯(lián)立求解，可得：為了使運(yùn)放輸入端對地電阻平衡,在求解電路參數(shù)時,還要外加一個等式R1+R2=R3//R。假設(shè)在給定有源二階低通濾波器的截止頻率為fc=2kHz，電壓增益為Av=2，品質(zhì)因素為Q=0.707的情況下，選擇集成運(yùn)放的型號為μA741，并取電容C=0.01μF，然后將C=0.01μF，Q=0.707，Av=2，F(xiàn)c=2kHz條件代入上述求出的性能參數(shù)方程和R1+R2=R3//R4，表達(dá)式就構(gòu)成了四元三次方程組。解該方程組得電路參數(shù)為R1=5.63KΩ,R2=11.25KΩR3=R4=33.76KΩ，C1=C=0.01μF3.2仿真和性能測試與分析：在Multisim9軟件下仿真的波形圖：圖2輸入輸出信號波形幅頻特性曲線：圖3幅頻特性曲線本次試驗(yàn)要求的截止頻率fC=1kHz，在f=10fc時，要求幅度衰減大于30dB，根據(jù)仿真的數(shù)據(jù)可知根本上符合。4心得體會：這次的模擬電子根底課程設(shè)計(jì)，我們完成了從設(shè)計(jì)到制作的完整過程，在這期間學(xué)到了很多關(guān)于模電理論和實(shí)踐方面的知識，受益匪淺。雖然遇到了很多困難，但我也深深的體會到了其中的樂趣，它也讓我對模電的知識有了更切身的理解。我們制作的是在書上出現(xiàn)過的，但是要通過我們所學(xué)的知識完全自行思考和設(shè)計(jì)出電路。在查找了許多有關(guān)方面的資料，以及觀察分析了許多集成運(yùn)算放大器后，我們最終設(shè)計(jì)出了自己的電路。期間我發(fā)現(xiàn)我們所學(xué)的理論與實(shí)際還是有很大的區(qū)別的，于是我們通過理論聯(lián)系實(shí)際，最后我們確定了自己的合理的原理圖，進(jìn)展了分析和元件參數(shù)的一定程度的修改。之后我們又對電路圖進(jìn)展了仿真。在使用Multisim仿真的過程中，我們第一步是繪制濾波器的原理圖，接著根據(jù)計(jì)算的結(jié)果設(shè)置元件的各種參數(shù)，最后就要應(yīng)用Multisim的仿真功能觀察了電路交流掃描分析等各種仿真分析，得出了相應(yīng)的仿真圖形。通過理論與結(jié)果的比擬，我們對電路元件參數(shù)進(jìn)展了相應(yīng)的修改，最后得到了較為合理的原理圖。短暫幾天的課設(shè)，讓我深切的體會到模電這門課程的作用和意義,并且對其有了更深的理解,對于我們以后的實(shí)踐有著極大的作用。另外，通過這次課設(shè)讓我們進(jìn)一步的了解到了仿真軟件的重要作用。這次課設(shè)不管是在理論知識還是在具體實(shí)踐都有了極大的提高。在以后的學(xué)習(xí)中，我們會不斷的摸索，不斷實(shí)踐，更好的利用各種手段幫助我們提高，使我們更好的理解所學(xué)的知識，彌補(bǔ)實(shí)踐的缺乏，由理論聯(lián)系到實(shí)際，深入了解科學(xué)的奧秘，真正的把知識吸收