二阶带通滤波器设计.docx

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二阶带通滤波器设计

物理学院课程设计任务书

专业：

学生姓名：

学号：

学生班级：

题目：

二阶带通滤波器的设计

指导教师姓名及职称张晓培

课程设计题目主要任务与要求（包括主要技术指标、研究方法及措施）：

①分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路；

②　中心频率fO=1KHz；

③增益AV＝2；

④品质因数Q＝10；

注：

可使用实验室电源。

完成的形式：

①利用分立元件制作线路板，实现有关电路功能；

②设计报告一份。

试验、测试、试制加工所需主要仪器设备（包括外出调查）：

直流电源、直流电压表、运算放大器、电容，电阻等

任务下达与完成时间：

年月日至年月日

指导教师签名：

年月日

二级学院分管领导意见：

二级学院分管院长签名：

年月日

电子线路课程设计

题目:

有源带通滤波器

作者姓名：

覃万晴

学号：

**********

学院：

机械与船舶海洋工程学院

专业：

过程控制自动化

指导教师姓名：

张晓培

2016年10月1日

二阶带通滤波器的设计

一、设计要求和意义

1）实验要求：

中心频率为1KHZ

2）设计意义：

近几年随着冶金、化工、纺织机构等工业使用的各种非线性用电设备而产生的大量的高次谐波，已导致电网上网正常波形发生严重畸变，影响到供电系统的电能质量和用户用电设备的安全经济运行。

3）随着生产技术方式的变化，生产力确实得到较大提高，可同时也受到方方面面的限制。

如当人们做出了具体的制度设计需要付诸实践进行试验，试验过程中不可避免地会受到一些偶然随即因素的干扰，为评价新方案的效果，需排除这些随即因素的影响，即需要一个滤波器。

经滤波以后对新方案的效果进行检验。

4）有源滤波器一般由集成运放与RC网络构成，它具有体积小、性能稳定等优点，同时，由于集成运放的增益和输入阻抗都很高，输出阻抗很低，故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用。

5）利用有源滤波器可以突出有用频率的信号，衰减无用频率的信号，抑制干扰和噪声，以达到提高信噪比或选频的目的，因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理。

6）若将低通滤波器和高通滤波器串联，并使低通滤波器的通带截止频率fp2大于高通滤波器的通带截止频率fp1，则频率在fp1

二、方案设计

二阶有源带通滤波器是由一个低通滤波器和一个高通滤波器组成的，主要是通过低通滤波器将输入的信号进行滤波，使得只有低于设计要求的频带中最高频率的信号才能通过，再通过高通滤波器使得只有高于设计要求的频带较低频率的信号才能通过。

本方案电路分为两部分，即由R1和C1组成一个低通滤波器，再由R2和C2组成一个高通滤波器，R3引入正反馈，实现输出电压（即电压源）对电压放大倍数的控制，即为压控式带通滤波器。

再根据低通截止频率和高通截止频率来确定各R和C的值。

三、硬件电路设计

1）原理图

图3-1

2）参数设计

1、R1和C1组成了低通滤波器，C2和R2组成了高通滤波器，R3引入正反馈，实现了输出电压对电压放大倍数的控制。

通常选取C1=C2，可知同相比例运算电路的比例系数：

Auf=1+Rf/R, 品质因数Q=fo/△f=1000/△f=10; 所以△f=100HZ, 

式中f0为电路的中心频率，Q为电路的品质因素，Aup为通带的放大倍数f0=1/2πRC Q=1/3- Auf Aup=Auf/（3-Auf）=QAuf

2、

元件序号

型号

主要参数

数量

备注

1

R1

100K

1

2

R2

1K

1

3

R3

400K

1

4

R4

160K

1

5

R5

11.8K

1

6

R6

23.7K

1

7

R7R8

47K

2

8

C1C2

0.008μF

2

9

C3C4

0.01μF

2

9

芯片

LM358L

2

10

8管脚芯片插槽

2

11

洞洞板

2

四、电路的仿真（四号宋体，粗体）

图4-1仿真图

图4-2频率1KHZ时的波形

图4-3频率10KHZ时的波形

图4-4频率10KHZ时的波形

五、电路的制作

5-1原理图

5-2PCB图

输入频率

998Hz

499Hz

203Hz

1500Hz

3200Hz

6000Hz

输入峰峰值

3.16V

3.12V

3.12V

3.12V

3.12V

3.12V

输出峰峰值

880mV

288mV

83mV

288mV

432mV

212mV

表5-1

图5-3频率998Hz时波形

图5-4频率为500Hz时的波形

图5-5频率为200Hz波形

图5-6频率1500Hz波形

图5-7频率3200Hz波形

图5-8频率5000Hz波形

六、总结

本次的模电课设，我们学到了大量的电路分析，各种电路的应用功能，但在实际应用中却显得有点欠缺，而这次的课程设计，我们学会了比较电路在实际物体模块制作过程中的使用方法，同时在资料的查阅中，也学会了其他电路的详细功能及使用，对于自己的实际动手能力是一个很大的提高。

学到了很多，也让我发现了自己的很多不足，特别是在实际电路的元件布局和电路参数的设定中，发现自己在很多方面都不太了解，在以后的学习中有待提高。

在本次实验中，得到的中心频率、输出输入电压、增益等数据与理论计算基本吻合，使用了两种方案，都基本达到了设计要求。

本次实验是一次很好的经历，从中学到了很多知识，首先，从动手能力上来讲就是一次不错的锻炼，加强了焊锡的能力；另外，本次设计的是一个带通滤波器，这就需要将低通滤波器和高通滤波器的知识结合起来，所以具有一定的综合性，同时需要我们能够很好的应用滤波器电路的知识。

了解LM325芯片的作用和其各管脚的接法，以及正、负反馈电路的应用和放大倍数的计算。

通过本次课程设计，作为一个小组，我们在各方面都互相促进，在电路板的焊接方面更是团结合作。

从元件的布局合理度，到焊接外观、电路板的复杂度的过程中我们的默契越来越好。

在焊接过程中，应该要遵循着做一部分完成一部分的检测方法，以免在完成电路板焊接后检测突然发现电路板不能正常工作，以至于无法检测电路哪一部分出现问题以进行修正，更进一步会导致整个电路的毁坏。

所以在以后的电路实际制作过程中，要做一部分再检测一部分，则可获得很好的经验。

本次的课程设计，对我们的实际动手能力有一个很大的提高，并培养了我们查阅资料的能力，对以后的各种工作是有很大的帮助的。

此次试验对于我们来说意义很重大，一方面他考察了我们对专业基础知识掌握，另一方面也锻炼了我们的动手动脑能力，为大四的毕业设计制作做了预热。

本次试验中也遇到一些困难，但经历成功后那份喜悦后一切都算得了什么。

本次试验特别要感谢老师为我们提供了这次以宝贵的机会。

七、参考文献

　　[1]刘颖主编.电子技术（模拟部分）.北京：

北京邮电大学出版，2012

[2]康光华编.数字电子技术基础（第五版）北京.高等教育出版社.2006

[3]华成英、童诗白模拟电子技术基础 第4版 高等教育出版社

[4]现代电路理论与设计（高等学校教材·电子信息）  清华大学出版社  2009

[5]王景华、黄毅、杨鸣等.电子线路实验 ,南京：

南京师范大学出版社2004.10