【正文】 正弦信號(hào)的合成。將合成后的信號(hào)通過(guò)低通濾波器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高頻信號(hào)部分的過(guò)濾。 PROTEL 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 III 目錄 第 1 章 緒論 ......................................................... 1 前言 ....................................................... 1 課題背景 ..................................................... 1 研究的目的與意義 ............................................. 1 第 2 章 任務(wù)設(shè)計(jì)與介紹 .............................................. 1 設(shè)計(jì)任務(wù) ..................................................... 1 濾波電路的比較 ............................................. 1 原理描述 ..................................................... 3 總體方框圖設(shè)計(jì) ......................................... 3 工程介紹 ..................................................... 6 濾波器的介紹 ........................................... 6 高階電路介紹 ........................................... 8 放大電路介紹 ........................................... 9 第 3 章 軟件介紹 ................................................... 14 介紹 .................................................. 14 Altium Designer 介紹 ........................................ 15 第 4 章 低通濾波電路設(shè)計(jì) ........................................... 17 巴特沃斯濾波器的基本理論 .................................... 17 低通巴特沃斯濾波器的設(shè)計(jì) ................................... 18 放大電路的設(shè)計(jì) .............................................. 20 第 5 章 整機(jī)調(diào)試 ................................................... 22 焊接 ........................................................ 22 調(diào)試 ........................................................ 23 第 6 章 仿真 ........................................................ 24 Lab .................................................. 24 實(shí)物波形圖 .................................................. 24 第 7 章 總結(jié) ........................................................ 29 致謝 ............................................................... 31 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 IV 參考文獻(xiàn) ........................................................... 32 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 第 1 章 緒論 前言 隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷的進(jìn)步與發(fā)展，濾波器是現(xiàn)代通訊系統(tǒng)中不可缺少的器件之一，在過(guò)去的幾年中迅速發(fā)展的過(guò)濾器是一種復(fù)雜的選頻網(wǎng)絡(luò)，其對(duì)在一定的頻率范圍內(nèi)的信號(hào)予以很小的衰減 ,使這部分信號(hào)可以通過(guò) ,而其它電信號(hào)予以很大程度上的衰減使其不能通過(guò)，從而盡可能地阻止這部分信號(hào)通。較高水平技巧的作圖有表達(dá)式作圖、二維可視化作圖和三維的可視化作圖、數(shù)字圖象處理和動(dòng)畫作圖。 課題背 景 在科學(xué)研究和工程實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)遇到檢測(cè)毫微伏量級(jí)信號(hào)的問(wèn)題，比如材料分析的時(shí)候測(cè)量熒光的光強(qiáng)、紅外的探測(cè)、測(cè)量地震的波形以及波速、生物的電信號(hào)測(cè)量以及衛(wèi)星信號(hào)的接受等等。對(duì)前置放大電路的要求是輸入阻抗高、噪聲系數(shù)小，中間放大電路要求放大倍數(shù)高，濾波電路初步完成對(duì)噪聲的濾除，直流電源為上述電路提供穩(wěn)定的直流電壓。信號(hào)預(yù)處理一般由前置放大電路、中間放大電路、濾波電路和直流 電源電路等四部分組成。這 一 類濾波器的優(yōu)點(diǎn) 就 是：電路比較 的 簡(jiǎn)單，不需要直流電源 來(lái)為它 供電，可靠性 比較 高； 缺點(diǎn) 就 是：通帶內(nèi)信號(hào) 會(huì) 有能量 的 損耗，負(fù)載效應(yīng) 會(huì) 比較 的 明顯， 當(dāng) 使用電感元 器 件時(shí) 比較 容易引起電磁感應(yīng) 現(xiàn)象 ，當(dāng)電感 L 比 較大 的 時(shí) 候 濾波器的 重量 和 體積 都 會(huì) 比較大，在低頻域 并 不適用。 由于在這 個(gè) 處理過(guò)程 當(dāng) 中，讓低頻 的 信號(hào)全部 都 通過(guò) 了 ，所以 又 稱 它 為低通濾波。例如，五階巴特沃思低通濾波器，由兩個(gè)二階和一個(gè)一階巴特沃思低通濾波器組成。[2]這樣，高階低通濾波器就能顯著衰減或降低了所有要進(jìn)入或離開受保護(hù)電子器件的有害噪聲信號(hào)。主要的作用是盡可能無(wú)衰減的通過(guò)有用的信號(hào)，對(duì)無(wú)用的信號(hào)盡可能大的進(jìn)行反射。在電流整流器中，就是借助了這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的濾凈脈動(dòng)直流中的漣波，從而獲得的直流輸出會(huì)比較的純凈。拿 L 型濾波器來(lái)說(shuō)，它的電容抗 XC和電感抗 XL，對(duì)任意一個(gè)頻計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 7 率是一個(gè)常數(shù)，關(guān)系式為 XC截止頻率就是和濾波器尖銳諧振的頻率。當(dāng) M 等于 時(shí)，最實(shí)用，如果一個(gè)頻率需要被截止，可以調(diào)節(jié)共振臂。 從小方面分類： 。 低通濾波器 的 概念有 很 多 的 不同形式，其中包括 了圖像模糊處理，電子線路 等等，這兩個(gè)工具都通過(guò) 保留長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì) 、 剔除短期波動(dòng) 提供信 號(hào)的平滑形式。 巴特沃斯濾波器 非常 適用低頻應(yīng)用，其對(duì)維護(hù)增益的平坦性來(lái)說(shuō) 是 非常 的 重要 的 。 設(shè)置 通用濾波器 的 二階傳遞函數(shù)的高通和帶通系數(shù)為零， 就可以 得到一個(gè)二階低通濾波器 的 傳遞 公式 對(duì)于高于 f0 的頻率， 信號(hào)的下降速度由該頻率的平方的速率決定。每 個(gè) 部分的轉(zhuǎn)降 的 頻率分別 是 及 kHz，阻尼值分別為 及 ，并且這兩個(gè)濾波器分區(qū)的低通、高通 和 帶通系數(shù)分別為 0 與 0。 高階電路就是描述線性時(shí)不變的動(dòng)態(tài)電路中的 n 階常微分方程 中 (一般有 M≤ N),如果 N≥ 3，那么該電路就是一個(gè)高階電路。對(duì)于一個(gè)正則的 LCR 元件電路來(lái)說(shuō) ,電路階數(shù) N等于貯能的元件個(gè)數(shù)。特征根有可能是共軛復(fù)根、實(shí)根、虛根和它們的重根。 根據(jù)系統(tǒng)理論 ,任意輸入為 f(t)的 n階電路的全響應(yīng)，在特征方程無(wú)重根的情況下可以下式表示 式中右端第一個(gè)指數(shù)求和項(xiàng)是電路的零輸入響應(yīng)分量，其中 Si為特征根 ,Ki 為待定常數(shù) ,由 y(0)、 y┡（ 0）、?、 y(0)n 個(gè)起始條件在輸入為零的條件下確定 。 增加電信號(hào) 的功率 或 幅度 的 電子電路 。常用能源 一般 是直流 電源 ，但 是 有的放大器也 會(huì) 利用 高頻電源 來(lái) 作為泵浦源。 20 世紀(jì)初，電信號(hào)放大的實(shí)現(xiàn) 和 真空 三極管 的發(fā)明，標(biāo)志著 電子學(xué) 發(fā)展到 了 一個(gè)新的 高度 。微波 和高頻 的大功率放大主要 依 靠特殊類型的真空管，比 如功率三極管 、 四極管、 速調(diào) 管、 磁控 管、 正交場(chǎng)放大 管以及 行波 管等 。 （ 3）對(duì)實(shí)用放大電路的要求：直流 、共地 電源種類 要 盡可能 的 少、負(fù)載上 面沒(méi)有 直流分量 。根據(jù) 所 需要處理的輸入和輸出量的不同，放大 的 倍數(shù)有電 流 、電 壓 、互導(dǎo) 、互 阻 和功率放大倍數(shù) 等 等，其中應(yīng)用最多 的是電壓放大倍數(shù) 。輸入電阻越 小 ，放大電路從 信號(hào)源汲取的電流（即輸入電流）就越 大 ，信號(hào)源內(nèi)阻上的壓降就越 大 ，其實(shí)際輸入電壓就 和 信號(hào)源電壓 越接近 ，常稱 之 為恒壓輸入。當(dāng) RLRo 時(shí) ，就可以 得到恒流輸出。 晶體管放大電路基本形式 一般 有 以下 三種：共集放大電路，共基放大電路 以及 共射放大電路；場(chǎng)效應(yīng)管放大電路基本 的 形式有 以下 兩種：共 漏 放大電 路及 共 源 放大電路。公共端通常稱為 “ 地 ” （ 并不是真正意義上的大地 ），其電位為零，是電路中其他各點(diǎn)電位的參考點(diǎn)，用 “⊥” 表示。 Rb 一般為幾十千歐至幾百千歐。 CC2 一般為幾微法至幾十微法的電解電容器，在聯(lián)結(jié)電路時(shí)，應(yīng)注意電容器的極性，不能接錯(cuò)。 三極管工作于放大狀態(tài)時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，這時(shí) UBEQ 基本不變，對(duì)于硅管約為 ，鍺管約為 。 功率放大電路應(yīng)滿足以下要求： （ 1）輸出功率足夠大為了獲得較大的輸出信號(hào)電壓和電流，往往要求三極管工作在極限狀態(tài)。同理，在負(fù)半周時(shí)，V1 管發(fā)射結(jié)反偏截止， V2 管發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通，由 VCC提供的電流 ic2 從 VCC端經(jīng)負(fù)載流向 V2 管，在 RL 上獲得負(fù)半周輸出電壓 uo。 四、多級(jí)放大電路簡(jiǎn)介 實(shí)際應(yīng)用中，放大電路的輸入信號(hào)都是很微弱的，一般為毫伏級(jí)或微伏級(jí)。為使輸入信號(hào)盡量不受信號(hào)源內(nèi)阻的影響，輸入級(jí)應(yīng)具有較高的輸入電阻，因而常采用高輸入電阻的放大電路，例如射極輸出器等。級(jí)間耦合時(shí)應(yīng)滿足以下要求：各級(jí)要有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)；信號(hào)能從前級(jí)順利 傳送到后級(jí)；各級(jí)技術(shù)指標(biāo)能滿足要求。 Altium Designer 是業(yè)界 第一 個(gè) 將可編程器件設(shè)計(jì)、基于處理器設(shè)計(jì)的嵌入式軟件開發(fā)功能、集成化 PCB 設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)流程整合到一起的產(chǎn)品，一種 可以 同時(shí)進(jìn)行 FPGA 和 PCB 的 設(shè)計(jì) 和 嵌入式設(shè)計(jì)的解決方案，具有 非常完善的 將設(shè)計(jì)方案從概念轉(zhuǎn) 換 為最終成品所需的全部功能。 所有 的 Protel99設(shè)計(jì) 的 文件都 會(huì) 被存儲(chǔ)在 一個(gè) 唯一的綜合設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù) 當(dāng)