【正文】 經(jīng)過自己獨立完成電路設(shè)計，制作電路板的整個課程設(shè)計過程 ,提高了理論水平和實際的動手能力；在調(diào)試過程中，提高了分析問題和解決問題的能力。用逐次逼近法對兩同相放大器調(diào)零。（ 3） 由于這種電路中的元件值不能取得太大，所 以實現(xiàn)高 Q 濾波器比較困難。在連接電路電源線時注意將電路板的地線與電源地線連接起來。 20 A=1， K=1 時 ,查找教材圖表知： R1=, R2=, R3 開路， R4=0, C1=。 最大電源電壓： 177。二階反相型 LPF 的改進(jìn)電路如圖 所示。 二階壓控型低通有源濾波器 二階壓控型 LPF 二階壓控型低通有源濾波器如圖 所示。 圖 LPF 的幅頻特性曲線 簡單一階低通有源濾波器 一階低通濾波器的電路如圖 所示，其幅頻特性見圖 ，圖中虛線為理想的情況，實線為實 際的情況。 因此，集成運放有源濾波器可廣泛的用于低頻、甚低頻范圍。 5) 如果使用電位器、可變電容調(diào)整，可使濾波器的精度達(dá)到 %。隨著集成運放的不斷發(fā)展和完善，有源濾波器的應(yīng)用更加廣泛。由集成運放和 R、 C元件組成的有源濾波電路，具有不用電感元件、體積小、重量輕等優(yōu)點。濾波器的優(yōu)劣直接決定產(chǎn)品的優(yōu)劣，所以，對濾波器的研究和生產(chǎn)歷來為各國所重視。電子工作平臺的設(shè)計試驗工作區(qū)好像一塊 面包板 ，在上面可建立各種電路進(jìn)行仿真實驗。在元件移動過程中，不斷地對基于連接長度的布局質(zhì)量進(jìn)行評估，并用綠色（強(qiáng)）和紅色（弱）表示布局質(zhì)量。這時，一個新的帶有網(wǎng)絡(luò)表的 PCB 文件將生成 。 3 PCB 設(shè)計 板框?qū)Ш? 當(dāng)我們設(shè)計了原理圖，生成了網(wǎng)表，下一步就要進(jìn)行 PCB 設(shè)計。Protel DXP 是該公司推出的最新一代板級桌面設(shè)計系統(tǒng)。很難想象一個稍微復(fù)雜的電子設(shè)備不使用這樣或那樣的濾波器。當(dāng)我們設(shè)計好原理圖，在進(jìn)行了 ERC 電氣規(guī)則檢查正確無誤后，就要生成網(wǎng)絡(luò)表，為 PCB 布線做準(zhǔn)備。選擇 PCB設(shè)計窗口下的“ Design” 中的“ Add/Remove Library”, 在對話框上選擇“ 4 Port Serial ”, 在“ \Design Explorer 99SE\Examples”文件夾中選取，點取“ Add”, 然后“ OK” 關(guān)閉對話框。使用自動選擇方式可以很快地收集相似封裝的元件，然后旋轉(zhuǎn)、展開和整理成組，就可以移動倒板上所需位置上了。 5 第二章 EWB 仿真分析技術(shù) EWB 的介紹 隨著計算機(jī)在國內(nèi)的逐漸普及，在電子設(shè)計行業(yè)， EDA 工具也越來越多地為廣大電子設(shè)計工作者所使用，本文為大家介紹一種小巧但功能強(qiáng)大的模擬與數(shù)字電路混合仿真軟件，它就是 ELECTRONICS WORKBENCH 軟件。 使用 EWB 對電路 進(jìn)行設(shè)計和實驗仿真的基本步驟是： 1. 用虛擬器件在工作區(qū)建立電路； 、參數(shù)值和標(biāo)號； ； 4. 選擇分析功能和參數(shù)； ； 。它能夠使有用信號通過且同時抑制無用信號。但它仍有許多課題有待進(jìn)一步研究：理想運放與實際特性的偏差的研究；由于有源濾波器混合集成工藝的不斷改進(jìn)，單片集成有待進(jìn)一步研究；應(yīng)用線性變換方法探索最少有源元件的濾波器需要繼續(xù)探索；元件的絕對值容差的存在，影響濾波器精度和性能等問題仍未解決；由于 R 存在，集成占芯片面積大，電阻誤差大（ 20%～ 30%），線性度差等缺點，使大規(guī)模集成仍然有困難。 9 2) 無需阻抗匹配。 2) 需使用電源，功耗可到數(shù)瓦。性能良好的 LPF 通帶內(nèi)的幅頻特性曲線是平坦的，阻帶內(nèi)的電壓放大倍數(shù)基本為零。二階 LPF 的 電路圖如圖 所示，幅頻特性曲線如圖 所示。當(dāng) ≥ 3 時， Q=∞，有 15 源濾波器自激。例如，它能直接使用數(shù)字系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn) +5V 電源電壓，將容易達(dá)到所需要的功能而無需額外的正負(fù) 15V 電源電壓支持。 阻帶衰減速率大于 40dB/10 倍頻程； 調(diào)整并記錄濾波器的性 能參數(shù)及幅頻特性。前一級的運放是實現(xiàn)低通濾波器的功能，后級實現(xiàn)對濾波后信號的放大作用 第六章 .硬件制作電路以及調(diào)試的總結(jié) 設(shè)計壓控有源低通濾波器并仿真 設(shè)計條件： fc=3kHz 圖 13EWB 方針電路圖 21 在 3KHZ 處衰減如圖所示 圖 14EWB 幅頻特性仿真 當(dāng)信號源的輸入為 200HZ,1V 時 : 圖 15 仿真輸入信號值 輸出波形和輸入 (紅色 )波形為 : 22 當(dāng)輸入為 1kHZ,1V 時 ,輸出波形變?yōu)?: 當(dāng)輸入信號為 3KHz 時輸出為 : 23 當(dāng)輸入信號為 75KHz 時輸出為 : 圖 18 示波器輸出波形 24 電路的調(diào)試及測量 實驗儀器： 直流穩(wěn)壓電源一臺，導(dǎo)線若干，萬用表一塊，示波器一臺，函數(shù)信號發(fā)生器一臺。 第七章 電路設(shè)計總結(jié) 濾波器的作用 濾波器是一種選頻電路 —— 選出有用信號，而抑制無用信號，使一定頻率范圍的信號能順利通過，衰減小；而在此頻率范圍以外的信號不易通過，衰減大。元件焊接時要確保元件的正確放置，我們用的 1K、 10K、 100K 電阻外表比較接近，不能混淆，用萬用表確保其大小最好。 微弱信號放大器在許多測量的儀器中都有運用，所以該設(shè)計有一定的實用性，而且結(jié)合我們專業(yè)的特點，對我們將來的工作也有很大的幫助，因此該設(shè)計課題對我們是一個很好的鍛煉。 在此更加感謝學(xué)校對我們的栽培，以及輔導(dǎo)員的細(xì)心關(guān)懷。由于使用了 集成運放使該電路的結(jié)構(gòu)簡單，外圍元件少，且有較好的性能。 26 制作及調(diào)試過程出現(xiàn)的問題及解決辦法： 制作過程： 在用 Protel 99 SE 制作電路版時，一定要確保電路原理圖的正確，元件封裝的選擇要正確，適當(dāng)時要自己做封裝。 實際測量值： 200HZ 1KHZ 3kHZ 60kHZ 誤差分析 根據(jù)原理圖在 Electronics Workbench 上仿真的效果很好，但調(diào)試的 25 結(jié)果就有了出入，分析原因：前一級理論是大于 1150 赫茲就會衰減很快，但實際調(diào)試時在大于 1400 赫茲時才開始衰減，由于后級的放大把前級輸入較小的正弦波放大后有了信號輸出。 備注：低通濾波器可以用 741 運放、電容和電阻來實現(xiàn)。 15V 允許工作溫度 :0 ℃ ~+70 ℃ 允許功耗 :IIIW 最大輸出電壓 : 比電源電壓略低 例 : 當(dāng)電源電壓提供士 12V 時 , 開環(huán)時最大輸出電壓約為士 10V 19 引出段序號 符號 功能 1 Offset null 1 調(diào)零 2 IN 反相輸入 3 IN + 同相輸入 4 VCC 電源負(fù) 5 Offset null 2 調(diào)零 6 OUT 輸出 7 VCC+ 電源正 8 . 第五章 低通有源濾波器設(shè)計要求和過程 設(shè)計要求： 截止頻率 fc=3kHz。也可以雙電源供電：因為電源電流消耗低，可以不依賴于電源電壓的大小。 圖 二階壓控型 LPF 圖 二階壓控型 LPF 的幅頻特性 14 二階壓控型 LPF 的傳遞函數(shù) 對于節(jié)點 N，可以列出下列方程 聯(lián)立求解以上三式，可得 LPF的傳遞函數(shù) 上式表明，該濾波器的通帶增益應(yīng)小于 3，才能保障電路穩(wěn)定工作。 簡單二階低通有源濾波器 為了使輸出電壓在高頻段以更快的速率下降，以改善濾波效果，再加一節(jié)RC 低通濾波環(huán)節(jié)，稱為二階有源濾波電路。從集成運放作為有源濾波器看，有源濾波器可分為無限增益單反饋環(huán)型濾波器、無限增益多反饋環(huán)型濾波器、壓控電源型濾波器、無限增益多態(tài)反饋電路型濾波器、負(fù)阻變換型濾波器、回轉(zhuǎn)器型濾波器等。 8) 設(shè)計、計算、調(diào)試方便簡單。它有如下特點。 8 有源濾波器 有源濾波器由下列一些有源元件組成：運算放大器、負(fù)電阻、負(fù)電容、負(fù)電感、頻率變阻器（ FDNR）、廣義阻抗變換器（ GIC）、負(fù)阻抗變換器（ NIC）、正阻抗變換器（ PIC） 、 負(fù)阻抗倒置器（ NII）、正阻抗倒置器（ PII）、四種受控源，另外，還有病態(tài)元件極子和零子。 濾波器相當(dāng)于一個電壓源。電子工作平臺的虛擬儀器庫存放著數(shù)字電流表、數(shù)字電壓表、數(shù)字萬用表、雙通道 1000MHz 數(shù)字存儲示波 6 器、 999MIHz 數(shù)字函數(shù)發(fā)生器、可直接顯示電路頻率響應(yīng)的波特圖儀、 16路數(shù)字信號邏輯分析儀、 16 位數(shù)字信號發(fā)生器等，這些虛擬儀器隨時可以拖放到工作區(qū)對電路進(jìn)行測試，并直接顯示有關(guān)數(shù)據(jù)或波形。我們可以根據(jù)需要選用不同的布線方式，在“ Tools” 工具菜單下選擇“ Preferences” 優(yōu)選項中選擇不同的布線方式。 Protel99 SE 在布局方面新增加了一些技巧。 建立 PCB 文件 要進(jìn)行 PCB 設(shè)計，必須有原理圖，根據(jù)原理圖才能畫出 PCB 圖。 創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表 網(wǎng)絡(luò)表是連接原理圖和 PCB 的橋梁，網(wǎng)絡(luò)表正確與否直接影響著 PCB的設(shè)計。 1 蒈羅羅莈蒄羄肇芁螃羃腿蒆蠆羃節(jié)艿薅羂羈蒅蒁肁肅羋蝿肀膆蒃蚅聿羋芆蟻肈肈蒁薇蚅膀莄蒃蚄節(jié)薀螂蚃羂莂蚈螞肄薈薄螁膇莁蒀螁艿膄蝿螀罿荿螄蝿膁膂蝕螈芃蕆薆螇羃芀蒂螆肅蒆螁螅膇羋蚇裊芀蒄薃襖罿芇葿袃肂蒂蒞袂芄芅螄袁羄薀蝕袀肆莃薆衿膈蕿蒂衿芁莂螀羈羀膄蚆羇肅莀薂 羆膅膃蒈羅羅莈蒄羄肇芁螃羃腿蒆蠆羃節(jié)艿薅羂羈蒅蒁肁肅羋蝿肀膆蒃蚅聿羋芆蟻肈肈蒁薇蚅膀莄蒃蚄節(jié)薀螂蚃羂莂蚈螞肄薈薄螁膇莁蒀螁艿膄蝿螀罿荿螄蝿膁膂蝕螈芃蕆薆螇羃芀蒂螆肅蒆螁螅膇羋蚇裊芀蒄薃襖罿芇葿袃肂蒂蒞袂芄芅螄袁羄薀蝕袀肆莃薆衿膈蕿蒂衿芁莂螀羈羀膄蚆羇 肅莀薂羆膅膃 蒈羅羅莈蒄羄肇芁螃羃腿蒆蠆羃節(jié)艿薅羂羈蒅蒁肁肅羋蝿肀膆蒃蚅聿羋芆蟻肈肈蒁薇蚅膀莄蒃蚄節(jié)薀螂蚃羂莂蚈螞肄薈薄螁膇莁蒀螁艿膄蝿螀罿荿螄蝿膁膂蝕螈芃蕆薆螇羃芀蒂螆肅蒆螁螅膇羋蚇裊芀蒄薃襖罿芇葿袃肂蒂蒞袂芄芅螄袁羄薀蝕袀肆莃薆衿膈蕿蒂衿芁莂螀羈羀膄蚆羇肅莀薂 羆膅膃蒈羅羅莈蒄羄肇芁螃羃腿蒆蠆羃節(jié)艿薅羂羈蒅蒁肁肅羋蝿肀膆蒃蚅聿羋芆蟻肈肈蒁薇蚅膀莄蒃蚄節(jié)薀螂蚃羂莂蚈螞肄薈薄螁膇莁蒀螁艿膄蝿螀罿荿螄蝿膁膂蝕螈芃蕆薆螇羃芀蒂螆肅蒆螁螅膇羋蚇裊芀蒄薃襖罿芇葿袃肂蒂蒞袂芄芅螄袁羄薀蝕袀肆莃薆衿膈蕿蒂衿芁莂螀羈羀膄蚆羇 肅莀薂羆膅膃 蒈羅羅莈蒄羄肇芁螃羃腿蒆蠆羃節(jié)艿薅羂羈蒅蒁肁肅羋蝿肀膆蒃蚅聿羋芆蟻肈肈蒁薇蚅膀莄蒃蚄節(jié)薀螂蚃羂莂蚈螞肄薈薄螁膇莁蒀螁艿膄蝿螀罿荿螄蝿膁膂蝕螈芃蕆薆螇羃芀蒂螆肅蒆螁螅膇羋蚇裊芀蒄薃襖罿芇葿袃肂蒂蒞袂芄芅螄袁羄薀蝕袀肆莃薆衿膈蕿蒂衿芁莂螀羈羀膄蚆羇肅莀薂 羆膅膃蒈羅羅莈蒄羄肇芁螃羃腿蒆蠆羃節(jié)艿薅羂羈蒅蒁肁肅羋蝿肀膆蒃蚅聿羋芆蟻肈肈蒁薇蚅膀莄蒃蚄節(jié)薀螂蚃羂莂蚈螞肄薈薄螁膇莁蒀螁艿膄蝿螀罿荿螄蝿膁膂蝕螈芃蕆薆螇羃芀蒂螆肅蒆螁螅膇羋蚇裊芀蒄薃襖罿芇葿袃肂蒂蒞袂芄芅螄袁羄薀蝕袀肆莃薆衿膈蕿蒂衿芁莂螀羈羀膄蚆羇 肅莀薂羆膅膃 蒈羅羅莈蒄羄肇芁螃羃腿蒆蠆羃節(jié)艿薅羂羈蒅蒁肁肅羋蝿肀膆蒃蚅聿羋芆蟻肈肈蒁薇蚅膀莄蒃蚄節(jié)薀螂蚃羂莂蚈螞肄薈薄螁膇莁蒀螁艿膄蝿螀罿荿螄蝿膁膂蝕螈芃蕆薆螇羃芀蒂螆肅蒆螁螅膇羋蚇裊芀蒄薃襖罿芇葿袃肂蒂蒞袂芄芅螄袁羄薀蝕袀肆莃薆衿膈蕿蒂衿芁莂螀羈羀膄蚆羇肅莀薂 羆膅膃蒈羅羅莈蒄羄肇芁螃羃腿蒆蠆羃節(jié)艿薅羂羈蒅蒁肁肅羋蝿肀膆蒃蚅聿羋芆蟻肈肈蒁薇蚅膀莄蒃蚄節(jié)薀螂蚃羂莂蚈螞肄薈薄螁膇莁蒀螁艿膄蝿螀罿荿螄蝿膁膂蝕螈芃蕆薆螇羃芀蒂螆肅蒆螁螅膇羋蚇