畢業(yè)設(shè)計-低通濾波器電路設(shè)計與實現(xiàn)(文件)
【正文】 [9] 曹丙霞、趙艷華 . Protel99SE 原理圖與 PCB 設(shè)計 [M]. 北京：電子工業(yè)出版社， 2021. [10] 孫麗霞 . 電子技術(shù)實踐及仿真 北京：高等教育出版社， 2021. [11] 黃智偉等 . 基于 NI Multisim的電子電路計算機仿真設(shè)計與分析 . 電子工業(yè)出版社，2021. [12] Paul （第二版） 電子工業(yè)出版社， 2021. [13] Bruce Carter 等 .運算放大器權(quán)威指南（第三版） 人民郵電出版社， 2021. [14] Arthur 等 .電子濾波器設(shè)計 科學(xué)出版社 2021. [15] 蘭吉昌 . 運算放大器集成電路手冊 化學(xué)工業(yè)出版社 2021. [16] Digital Signal Processing Committee of IEEE ASSPS . Programs for Digital Signal Processing. New York:IEEE Press,1979 [17]Guillemin , of Passive Networks. New York :John Wiley and Sons,1957 。在這個期間，我也似乎給自己找到了一點自信，以前總覺得自己雖然即將走上社會，但是總是不知道該做啥，會做啥。不過隨著接觸次數(shù)的增加，才發(fā)現(xiàn)老師其實很和藹，很少批評我們，對我們設(shè)計中不該出現(xiàn)的問題 他 也不厭其煩的給我講解。本次的設(shè)計首先運用軟件仿真保證了實物制作后成功的概率，而實物制作的元器件選取上則選用的是最常用的器件，為調(diào)試過程中器件的更換創(chuàng)造了方便，本次調(diào)試中，所測得的波形也比較清晰。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 23 頁 圖 70kHz 正弦信號源輸入時測試結(jié)果 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 24 頁 圖 70kHz 正弦信號源輸入時測試結(jié)果 從圖 中可見，當(dāng)輸入 120kHz正弦信號源時，低通濾波器已經(jīng)沒有了正弦波的 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 25 頁 輸出信號，這說明高于 100kHz的信號源無法通過設(shè)計的低通濾波器，達(dá)到了阻止高頻通過的效果 綜合分析上述幾個測試結(jié) 果，足以說明本次的設(shè)計是基本合格的，做到了設(shè)計中的幾項要求。 表 仿真結(jié)果統(tǒng)計 標(biāo)準(zhǔn)頻率（ kHz） 測試頻率（ kHz） 誤差（ %） 帶外衰減（ dB） 通帶增益范圍（ ~） 100 ~ 200 ~ 500 ~ 低通濾波器仿真實驗中，測試各項指標(biāo)均達(dá)到題目要求。 圖 100kHz 低通濾波器仿真電路例 3 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 18 頁 圖 例 3 仿真示波器顯示結(jié)果 圖 例 3 幅頻響應(yīng)曲線仿真結(jié)果 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 19 頁 由虛擬示波器得到，當(dāng)輸入信號的頻率為 50kHz時，輸入輸出信 號同頻反相，且輸入信號的幅值約為 19 mV時，輸出信號的幅值約為 4m V，即 AF≈ ，增益在設(shè)計要求范圍內(nèi)。 選取新的電路并重復(fù)上述仿真步驟，記錄仿真結(jié)果。選擇 Simulate／ Analyses／ AC Analysis— 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 14 頁 — 命令。 圖 是 Multisim主界面視圖。 2021 年以后，加拿大 IIT 公司隸屬于美國國家儀器公司 (National Instrument，簡稱NI 公司 )，美國 NI 公司于 2021 年初首次推出 版本。 本次設(shè)計電路圖如圖 所示（其中利用撥碼開關(guān)進(jìn)行三種截止頻率的調(diào)換）。 圖 二階低通濾波器 根據(jù)“虛短”“虛斷”特性可得（設(shè)定 0U 為運算輸出端電壓， iU 為輸入端電壓）： 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 10 頁 up00f11 AUURR R ????? UU () 式中： 1f1f1up RR1R RRA ???? () 令兩級 RC 電路的電阻、電容值 相等，并設(shè)兩個電阻 R 之間一點的電位為 MU ，對于該點以及集成運放的同相輸入端，可以分別列出以下兩個節(jié)點電流方程： 2up upi0u j w RCj w RCA31AUUA ）（）（ ???? () 0oupffQ1jff1A??? ）（ 式中： 1f1f1up RR1R RRA ???? () RC2 1f0 ?? () upA31Q? () 由上述公式計算本次設(shè)計的三個低通濾波器所用器件，為了計算方便，我們選用相同的電阻，三個低通濾波器的濾波電路均選用電阻典型值 10 ?K 。通帶波動的大小隨濾波器的階數(shù)增加而增加。在 3dB 點外，衰減速率逐漸增加并逐漸達(dá)到每倍頻 6dBn? （例如 n=3，衰減 =18dB/倍頻程）。 (5)安裝電路并進(jìn)行調(diào)試，使電路的性能滿足指標(biāo)要求。 低通濾波器的設(shè)計步驟 有源濾波器的設(shè)計，就是根據(jù)所給定的指標(biāo)要求，確定濾波器的階數(shù) n，選擇具體的電路形式，算出電路中各元件的具體數(shù)值，安裝電路和調(diào)試，使設(shè)計的濾波器滿足指標(biāo)要求，具體步驟如下： (1)根據(jù)阻帶衰減速率要求，確定濾波器的階數(shù) n。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 8 頁 圖 二階低通濾波電路 (LPF) 圖 二階低通電路幅頻特性曲線 為了改善濾波器的特性，我們在二階有源濾波電路中引入負(fù)反饋，將 C1 的電容接地端引入到運放的輸出端。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 7 頁 圖 一階低通電路（ LPF） 圖 一階 LPF 的幅頻特性曲線 當(dāng) f = 0 時，電容器可視為開路，通帶內(nèi)的增益為： 12vp RR1A ?? () 一階低通濾波器的傳遞函數(shù)如下： ? ? ? ?? ????????????0vpi0s1AsVsVsA? () 其中 RC10??
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