畢業(yè)設(shè)計(jì)-低通濾波器電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(文件)
【正文】 [9] 曹丙霞、趙艷華 . Protel99SE 原理圖與 PCB 設(shè)計(jì) [M]. 北京：電子工業(yè)出版社， 2021. [10] 孫麗霞 . 電子技術(shù)實(shí)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(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)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(yùn)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(jì) 科學(xué)出版社 2021. [15] 蘭吉昌 . 運(yùn)算放大器集成電路手冊(cè) 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(gè)期間，我也似乎給自己找到了一點(diǎn)自信，以前總覺(jué)得自己雖然即將走上社會(huì)，但是總是不知道該做啥，會(huì)做啥。不過(guò)隨著接觸次數(shù)的增加，才發(fā)現(xiàn)老師其實(shí)很和藹，很少批評(píng)我們，對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)中不該出現(xiàn)的問(wèn)題 他 也不厭其煩的給我講解。本次的設(shè)計(jì)首先運(yùn)用軟件仿真保證了實(shí)物制作后成功的概率，而實(shí)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(guò)程中器件的更換創(chuàng)造了方便，本次調(diào)試中，所測(cè)得的波形也比較清晰。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 23 頁(yè) 圖 70kHz 正弦信號(hào)源輸入時(shí)測(cè)試結(jié)果 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 24 頁(yè) 圖 70kHz 正弦信號(hào)源輸入時(shí)測(cè)試結(jié)果 從圖 中可見，當(dāng)輸入 120kHz正弦信號(hào)源時(shí)，低通濾波器已經(jīng)沒(méi)有了正弦波的 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 25 頁(yè) 輸出信號(hào)，這說(shuō)明高于 100kHz的信號(hào)源無(wú)法通過(guò)設(shè)計(jì)的低通濾波器，達(dá)到了阻止高頻通過(guò)的效果 綜合分析上述幾個(gè)測(cè)試結(jié) 果，足以說(shuō)明本次的設(shè)計(jì)是基本合格的，做到了設(shè)計(jì)中的幾項(xiàng)要求。 表 仿真結(jié)果統(tǒng)計(jì) 標(biāo)準(zhǔn)頻率（ kHz） 測(cè)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(shí)驗(yàn)中，測(cè)試各項(xiàng)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(jì)說(shuō)明書 第 18 頁(yè) 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(jì)說(shuō)明書 第 19 頁(yè) 由虛擬示波器得到，當(dāng)輸入信號(hào)的頻率為 50kHz時(shí)，輸入輸出信 號(hào)同頻反相，且輸入信號(hào)的幅值約為 19 mV時(shí)，輸出信號(hào)的幅值約為 4m V，即 AF≈ ，增益在設(shè)計(jì)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(jì)說(shuō)明書 第 14 頁(yè) — 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(guó)國(guó)家儀器公司 (National Instrument，簡(jiǎn)稱NI 公司 )，美國(guó) NI 公司于 2021 年初首次推出 版本。 本次設(shè)計(jì)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(yùn)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(jì)說(shuō)明書 第 10 頁(yè) up00f11 AUURR R ????? UU () 式中： 1f1f1up RR1R RRA ???? () 令兩級(jí) RC 電路的電阻、電容值 相等，并設(shè)兩個(gè)電阻 R 之間一點(diǎn)的電位為 MU ，對(duì)于該點(diǎn)以及集成運(yùn)放的同相輸入端，可以分別列出以下兩個(gè)節(jié)點(diǎn)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(jì)算本次設(shè)計(jì)的三個(gè)低通濾波器所用器件，為了計(jì)算方便，我們選用相同的電阻，三個(gè)低通濾波器的濾波電路均選用電阻典型值 10 ?K 。通帶波動(dòng)的大小隨濾波器的階數(shù)增加而增加。在 3dB 點(diǎn)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(jì)步驟 有源濾波器的設(shè)計(jì)，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(jì)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(jì)說(shuō)明書 第 8 頁(yè) 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?cè)诙A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(yùn)放的輸出端。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 7 頁(yè) 圖 一階低通電路（ LPF） 圖 一階 LPF 的幅頻特性曲線 當(dāng) f = 0 時(shí)，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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