模电实验报告设计高通滤波器.docx
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模电实验报告设计高通滤波器
大连理工大学城市学院
模拟电子电路课程设计
设计题目:
高通滤波器
学院:
电子与自动化
专业:
电气工程及其自动化
学生:
包艳艳
同组人:
崔诗瑶,李悠悠
指导教师:
于海霞
完成日期:
2012年10月25
Ⅰ
第一章设计任务
1.1项目名称
1.2项目设计说明
1.2.1设计任务和要求
1.2.2进度安排
1.3项目总体功能图
第二章需求分析
2.1问题基本描述
2.2系统问题分解及功能基本要求
2.3设计原理
2.4分解设计
第三章调试并分析结果
3.1输入说明
3.2仿真预计输出
3.3测试结果记录
3.4测试结果分析
第四章结论
心得体会
参考文献
Ⅱ
第一章设计任务
1.1项目名称:
高通滤波器
本项目的主要内容是设计并实现下限频率是500赫兹,并满足带外每十倍频程大于50分贝衰减的高通滤波器。
该电路将所学的的信号处理电路和信号产生电路应用在其中。
1.2项目设计说明
要用来实现设计高通滤波器。
1.2.1设计任务和要求
设计任务
1.设计一个压控高通滤波器;
2.下限频率为500赫兹;
3.满足带外每十倍频程大于50分贝衰减;
实验要求
1.设计电路、选择元器件并计算理论值;
2.连接电路,分别测量并绘制幅频特性曲线;
1.2.2进度安排
1.查阅资料,了解实验的基本原理;
2.确定设计方案,手绘电路图;
3.然后用Multisim仿真;
4.然后设计制作电路,在实验室操作;
5.电路调试;
Ⅲ
6.写实验报告。
1.3项目总体功能图
第二章需求分析
2.1问题基本描述
题目要求设计一个压控高通滤波器,下限频率为500赫兹,并满足带外每十倍频程大于50分贝衰减的要求。
滤波器的阶数越高,滤波器幅频特性的过渡带越陡,其性能越近似于理想滤波器特性,所以我们选定为二阶高通滤波器。
确定实验电路图,然后让R1和R2的比值小于5。
输入+5V、-5V直流稳压电源。
2.2系统问题分解及功能基本要求
题目中有三个要求
Ⅳ
要求1:
设计一个压控高通滤波器,压控就是输出电压不受负载影响,只受控于受控端的控制电压,就是压控电压源,其受控端输入阻抗为无穷大,输出阻抗(也就是电压源的内阻)为零。
运算放大器的理想模型就是一种压控电压源,而理想晶体管单管放大电路是压控电流源。
要求2:
下限频率为500赫兹,根据ƒ=1/2πRC,得
500=1/2πRC,即RC=1/1000
要求3:
并满足带外每十倍频程大于50分贝衰减,ƒO/ƒ=10,20㏒10|VO/Vi|=50,即|VO/Vi|=316
2.3设计原理
在实际的电子系统中,输入信号往往包含一些不需要的信号成分,必须设法将它衰减
到足够小的程度,或者采用滤波器把有用的信号挑选出来。
滤波器是一种选频电路,它是一种能使有用信号通过,而同时抑制无用频率信号的电子装置。
高通滤波器是用来传输高频信号,抑制或衰减低频信号的电路
Ⅴ
压控高通滤波器通带增益为AV=1+R4/R3
截止频率ƒ=1/2πRC
品质因数Q=1/(3-Avf)
频响表达式AV=Avf/[1-(ƒO/ƒ)2+j/Q(ƒO/ƒ)]
电路选择:
选择的原则是,力求结构简单,调整方便,容易满足指标要求。
2.4分解设计
实验主要分为两个部分:
下限频率是500赫兹、每十倍频程大于50分贝衰减
先达到下限频率是500赫兹,我们已知的是要设计一个下限频率是500赫兹的高通滤波器,所以我们可以通过调试电阻电容的方法对这些数据进行调试,实验主要需要的是对截止频率的测定,因此扫频是这个环节里一个重要的知识点,测截止频率要找到VO的最大值VOPP及对应的信号频率ƒM,按照VOfL=VOPP×0.707计算其数值。
以VOPP对应的频率ƒM为中间点,分别调低信号源的频率,找到VO=VOfL的频率ƒL得到该功放的下限频率为500赫兹即可。
每十倍频程大于50分贝衰减,就是要让ƒ/ƒ0=10,且|VO/Vi|≥316,这样就能满足实验所要求的结果。
第三章调试并分析结果
3.1输入说明
电容C=0.22µf,C1=C2,R3=R4=3KΩ;
ƒ=1/2πRC
R1=100KΩ,R2=68KΩ;
Ⅵ
↓↓↓↓↓
输入输出411地
3.2仿真预计输出
在频率为50赫兹的时候,输出的波形几乎为0,说明达到了高通滤波器的
Ⅶ
作用,阻止了低通波的通过。
在频率为300赫兹的时候,输出波形也已经很小了,且衰减比较明显。
在频率为500赫兹的时候,输出的波形相对来说比较稳定,也达到了我们所希望
的截止频率。
Ⅷ
在频率为700赫兹的时候,输出的波形也是比较稳定的,和波形为500赫兹时候的峰峰值几乎相同。
在频率为1000赫兹的时候,输出的波形也是比较稳定的,和700赫兹时候的峰峰值几乎相同。
Ⅸ
在频率为1500赫兹的时候,输出的波形也比较稳定,和1000赫兹时候的峰峰值几乎相同。
在频率为2000赫兹的时候,输出的波形和1500赫兹时峰峰值完全相同。
Ⅹ
在频率为3000赫兹的时候,输出的波形已经达到了稳定,且一直保持,完全不变,达到了通500赫兹以上频率的要求。
·4.3测试结果记录
由图表可画出f与Vo/Vi的图像,从图像可观察到在大于500HZ后的幅频特性,尽可能平坦,但在500HZ以内衰减不陡峭。
ⅰ
·4.4测试结果分析
结果达到了我们所需要的压控高通滤波器,且下限频率是500赫兹
第四章结论
实验中我们达到了下限频率为500赫兹,但是每十倍频程衰减倍数没有达到我们预期的316倍,我们做出来的结果只有180倍多。
心得体会
实验中,搭建电路图是一个难点,需要对面包板的导通有一个很好的了解。
通过这次实验我们锻炼了自己的动手、思考和解决问题的能力,并且在做实验的同时,也让我们对课本上的知识得到了巩固和加强。
通过本次实验,我发现了我们理论联系实践的能力是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的知识和实践结合起来,从理论中得出结论,才能提高自己的实际动手能力,和思考能力。
参考文献
(1)王鲁云,张辉。
模拟电路实验教程。
大连:
理工大学出版社,2010
ⅱ
(2)王鲁云,张辉。
模拟电路分析与设计。
大连:
理工大学出版社,2010
基础题
项目名称:
低通滤波器
实验任务:
设计一个二阶压控低通滤波器,其上限频率为1500赫兹,并满足带外每十倍频程大于40分贝衰减的要求。
实验原理:
只传输指定频段及1500赫兹之内的信号,抑制其它频段信号.使其输出数值及其过小或者忽略不计.
实验线路:
Ⅴⅰ/v
3.6
3.6
3.6
3.6
3.6
3.6
3.6
3.6
f/HZ
500
700
1000
1500
2000
2500
3000
15000
Vo/v
2.6
2.8
2.8
2.3
1.95
0.7
0.5
0.2
第五章设计一个红外防盗门禁电路
5.1基本描述
正常情况按开关打开门不报警,有人闯入发出声光报警。
5.2基本要求
5.2.1正常情况按开关打开门不报警;
ⅲ
5.2.2报警采用红灯或绿灯;
5.2.3报警声采用1KHz正弦波;
5.3器件
红外传感器、LM324、发光二极管、蜂鸣器、电阻、电容等。
5.4单元目标
通过本单元实践,了解红外传感器基本使用原理,报警器相关知识,锻炼、培养电子电路的实际应用能力。
5.5电路设计
5.6报警器的使用与设计的介绍
有人来时,红外门禁报警器开始工作,M给VD1输入信号整流,使与非门I获得信号,给C1充电。
如在8s内开锁,则报警电路无反应,①区工作,屏蔽线搭上,绿灯亮通行。
如在8s外,②区开始工作,报警扬声器和红灯发出报警,VL记录报警信号,直到主人按下SB2才恢复正常。
附注:
②区详细分析
报警记录电路:
闪烁发光二级管VL、单向晶闸管VTH、开关SB2、限流电阻R6
报警工作电路:
过与非门Ⅱ后,高电平变成低电平,Ⅲ、Ⅳ进入暂态,VT饱和
ⅳ
后给灯和扬声器充电,发出声音,闪烁红灯。
心得体会
一开始接触这个题目,头脑中没什么概念,思绪也有些模糊不定,但通过老师的启迪,我对这个课题有了很好的了解,接下来通过查资料和同学的帮助让我有了初步设计思路,受益匪浅。
实验成功是由组员的共同努力,大家不断思考,勇于创新,不断切换电路,积极操作得来的,其中也得到了指导老师及同学的帮助。
参考文献
吴俊芹主编,电子技术实训与课程设计[CIP],北京:
机械工程出版社,2009.4
ⅴ
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 实验 报告 设计 滤波器