【正文】 然有困難。 50 年代曾有人提出 SCF 的概念，由于當(dāng)時集成工藝不過關(guān)，并沒有引起人們的重視。SCF 采用 MOS 工藝加以實現(xiàn)，被公認(rèn)為 80 年代網(wǎng)絡(luò)理論與集成工藝的一個重大突破。在信號處理方面的應(yīng)用有：程控 SCF、模擬信號處理、振動分析、自適應(yīng)性濾波器、音樂綜合、共振譜、語 言綜合器、音調(diào)選擇、語聲編碼、聲頻分析、均衡器、解調(diào)器、鎖相電路、離散傅氏變換 …… 總之， SCF 在儀表測量、醫(yī)療儀器、數(shù)據(jù)或信息處理等許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。 SCF 還有許多課題有待研究： ① 由于運放和控制 MOS 開關(guān) 的采樣頻率所限制，使得 SCF 只能在音頻范圍內(nèi)應(yīng)用。 ④ MOS 開關(guān)與 MOS 運放的熱噪聲使 SCF 的動態(tài)范圍受到限制。 二、設(shè)計要求和技術(shù)指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo) (1) 低通濾波器：通帶增益 AUF=2；截止頻率 fH =2021Hz； Ui=100mV；阻帶衰減：不小于 20dB/10 倍頻； (2) 高通濾波器：通帶增益 AUF=5；截止頻率 fL =100Hz； Ui=100mV； 阻帶衰減：不小于 20dB/10 倍頻； (3) 帶通濾波器：通帶增益 AUF=2；中心頻率： fO =1kHz； Ui=100mV；阻帶衰減：不小于 20dB/10 倍頻。 7 目錄 第 1章 RC有源濾波器設(shè)計 ....................................9 總方案設(shè)計 .........................................9 方案框圖 ......................................9 子框圖的作用 ..................................9 方案選擇 ......................................9 單元 電路 計 ........................................11 原理圖設(shè)計 ...................................11 濾波器的傳輸函數(shù)與性能參 數(shù) ...................11 已知條件與設(shè)計步驟 ...........................12 元件參 數(shù)的計算 ....................................15 二階低通濾波器 ...............................16 二階帶通濾波器 ...............................16 二階高通濾波器 ...............................17 元器件選擇 ........................................17 工作原理 ..........................................17 第 2章 EWB仿真分析 ........................................19 EWB 電路圖 ........................................19 EWB 仿真分析 ......................................21 結(jié)果分析 ..........................................24 觀測幅頻特性 .................................24 理論值計算及分析 .............................25 第 3章 電路板的制作 .......................................28 繪制 PCB 原理圖 ....................................28 8 制作 PCB 板 ........................................30 第 4章 結(jié)束語 .............................................31附錄 ..................................................32 附錄 I. 總電路圖 ........................................32 附錄 II. 元件清單 .....................................34 附錄 III. PCB圖 .....................................35 參考文獻(xiàn) .................................................36 實際應(yīng)用 .................................................37 9 第 1 章 RC 有源濾波器設(shè)計 總方案設(shè)計 方 案框圖 圖 RC 有源濾波總框 圖 子框圖的作用 1 RC 網(wǎng)絡(luò)的作用 在電路中 RC 網(wǎng)絡(luò)起著濾波的作用，濾掉不需要的信號，這樣在對波形的選取上起著至關(guān)重要的作用，通常主要由電阻和電容組成。一個理想的濾波器RC 網(wǎng)絡(luò) 反饋網(wǎng)絡(luò) 放大器 10 應(yīng)在要求的頻（通內(nèi)具有均勻而穩(wěn)定的增益，而在通帶以外則具有無窮大的衰減。由于運算放大器的增益和輸入電阻高，輸入電阻低，所以能提供一定的信號增益和緩沖作用，這種濾波器的頻率范圍約為 103Hz~106Hz,頻率穩(wěn)定度可做到（ 103~10~105） /攝氏度，頻率精度為 +（ 3~5） %，并可用簡單的級聯(lián)來得到高階濾波器且調(diào)諧也很方便。下面簡要介紹設(shè)計中的考慮原則。每一階低通或高通電路可獲得 6dB 每倍頻程 （ 20dB 每十倍頻程）的衰減，每二階低通或高通電路可獲得 12dB 每倍頻程（ 40dB 每十倍頻程）的衰減。為了滿足足夠深的反饋以保證所需濾波特性，運放的開環(huán)增應(yīng)在 80dB 以上。 4. 元器件的選擇 一般設(shè)計濾波器時都要給定截止頻率 fc (ω c)帶內(nèi)增益 Av，以及品質(zhì)因數(shù) Q（二階低通或高通一般為 ）。在不許帶內(nèi)有波動時，用巴特沃斯響應(yīng)較好，如果給定帶內(nèi)所允許的紋波差，則切比雪夫響應(yīng)較好。 （ 2）從設(shè)計表中查處與 AV對應(yīng)的電容值及 K=1 時的電阻值。實驗前應(yīng)測量電阻，電容的準(zhǔn)確值。K=5 時， R1= ,R2=Ω ,R3=R4= 。K=10 時， R1= ,R2=Ω ,R3=R4=。K=10 時， R1=Ω ,R2= ,R3= , R4=R5=。由于受到集成運算放大器特性的限制，有源濾波器主要用于低頻場合。 19 電容的選擇 根據(jù)電阻的確定和規(guī)定的截止頻率而選擇，見附錄清單。他還能進(jìn)行實際無法或不便進(jìn)行的試驗內(nèi)容，通過儲存和打印等方法可精確記錄器實驗結(jié)果。在 Q= 情況下，當(dāng) f=fn 時， 20lg|Au/Auf|=3dB,即特征頻率 fn 就是濾波器的截止頻率 ,并且， Q越大曲線越尖銳。測的數(shù)據(jù)如表 28 （ 3）帶通濾波器 電路的幅頻特性的衰減速率主要有電路的品質(zhì)因數(shù) Q 決定。 5. 取出 PCB 板，清洗干凈，用細(xì)砂紙小心打磨掉油墨，露出銅線層 。 32 第 四章 結(jié)束語 這次課程設(shè)計讓我弄懂了很多以前感覺模糊的東西，同時也帶給我成功的喜悅感，增加了我的自信心，當(dāng)我們看到由我們組成員共同設(shè)計的東西由想法變成實物時，我們的心里充滿了成功的喜悅感。實驗若用有源 RC 濾波器來代替的話有許多好處 ,不過在所有的實際設(shè)備中采用也有困難 ,這是因為有如下原因 : 1)有源元件最早為電子管 ,然后演變到晶體管 ,只要使用了分離元件 它們在體積和可靠性方面比不上 LC 濾波器