【正文】 濾波器的截止頻率 f0= ∵ f0=w0/2π = ∴ w02=( 2π )2=1/R1fR2fC1fC2f= 為了計(jì)算的簡(jiǎn)便，取： R1f=2020K， R2f=4000K， C1f=， C2f= 把 R1fR2fC1fC2f的值帶入驗(yàn)證得 : R1fR2fC1fC2f=1 106*4 106*5 108*1 108= ∴ w0= ∴ f0=≈ 故取 R1f=2020K， R2f=4000K， C1f=， C2f=，見圖 7。其中 u+由參考電壓 V3及輸出電壓 u（ out）二者共同決定，而 u（ out）有兩種可能的狀態(tài)： +Uz（ +5V）或 0。 圖十 一 整形電路模擬分析 倍頻電路 倍頻器是使輸出信號(hào)頻率等于輸入信號(hào)頻率整數(shù)倍的電路。由晶體三極管組成的倍頻電路如下圖所法，它的基本原理是：三極管 VT1的基極不設(shè)置或設(shè)置很低的靜態(tài)工作點(diǎn)，三極管工作于非線性狀態(tài)，于是輸入信號(hào)經(jīng)管子放大，其集電極電流會(huì)產(chǎn)生截止切割失睦，輸出信號(hào)信號(hào)豐富的諧波分量，利用選頻網(wǎng)絡(luò)選通所需的倍頻信號(hào)，而濾除基波和其他諧波分量后，這就實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入信號(hào)的倍頻功能。倍頻次數(shù)越高，倍頻噪聲就越大，使倍頻器的應(yīng)用受到限制。由于晶體管僅在輸入電壓正半周的部分時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通，其集電極電流為 一含有輸入信號(hào)基頻和各次諧波的脈動(dòng)電流。在輸出端由于高 Q帶通濾波器的作用，因而只有頻率為nf1 的成分能夠通過右邊回路 ,并向負(fù)載輸出有用的諧波功率。所以工作頻率高，要求穩(wěn)定性又嚴(yán)格的通信設(shè)備和電子儀器就需要倍頻。 數(shù)字心率計(jì) 17 （ 2） 在通信機(jī)的主振器工作波段不擴(kuò)展的條件下 ,可利用倍頻器擴(kuò)展發(fā)射機(jī)輸出級(jí)的工作波段。 數(shù)字心率計(jì) 18 圖十四 輸入信號(hào)、二倍頻和四倍頻 時(shí)基信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量的基礎(chǔ)，這個(gè)信號(hào)可采用多諧振蕩器產(chǎn)生，在簡(jiǎn)單時(shí)基電路中，可以用 555 定時(shí)電路。設(shè)鎖存信號(hào)和清零信號(hào)的脈沖寬度相同且為 Tw，如果要求 Tw= RC=，若取 R10k，則 C=，取標(biāo)陳值 . 74LS123是最 常用的可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，在各種數(shù)字電路和 單片機(jī)系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)中常用，接下來我就給大家介紹一下這個(gè)元件的一些參數(shù)與應(yīng)用技術(shù)等資料。設(shè)紅色放光管亮?xí)r，為血壓過高；當(dāng)黃色發(fā)光管亮?xí)r，表示血壓過低，并由控制開關(guān)來區(qū)分被測(cè)人（老人、兒童、成年人）。在設(shè)計(jì)電路時(shí)才真正弄懂了 ORCAD的模擬功能是用來做什么的，對(duì)分頻、倍頻的概念才有了宏觀的認(rèn)識(shí) .明白了 到了作為做儀器開發(fā)的工作人員的辛苦。 其實(shí)，課程設(shè)計(jì)就是為了讓我們把已有的知識(shí)加以融會(huì)貫通，在此次設(shè)計(jì)中我們運(yùn)用的都是以前學(xué)過的知識(shí)數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、測(cè)控電路和 ORCAD等。其引腳排列圖和功能表如 所 示： 數(shù)字心率計(jì) 23 74ls27 引腳及功能圖示 數(shù)字心率計(jì) 24 數(shù)字心率計(jì) 25 引腳功能： 74LS273 是 8 位數(shù)據(jù) /地址鎖存器 74LS273是一種帶清除功能的 8D觸發(fā)器， 1D～ 8D為數(shù)據(jù)輸入端， 1Q～ 8Q為數(shù)據(jù)輸出端，正脈沖觸發(fā)，低電平清除，常用作 8位地址鎖存器?？梢允褂脙蓚€(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的 74LS123.由 74LS123 的功能表可得，當(dāng)觸發(fā)脈沖從 1A端輸入時(shí)，在觸發(fā)脈沖的負(fù)跳變作用下，輸出端 1Q 可獲得一正脈沖。倍頻電路的實(shí)現(xiàn)方式如圖 13. 0C21nU 6AC D 40 81 B123U 6AC D 40 81 B123C21nR21kS1D ST M 1I m ple m en t at ion = R11kU 7AC D 40 81 B123U 5AC D 40 71 B123U 1AC D 40 09 U B3 2U 2AC D 40 09 U B3 20U 2AC D 40 09 U B3 2U 7AC D 40 81 B123R11kR21kU 1AC D 40 09 U B3 2U 5AC D 40 71 B1230C11nC11n0 圖十 三 四倍頻電路圖 用 ORCAD 模擬得出輸入、第一級(jí)輸出、第二級(jí)輸出的波形如下圖 14。因?yàn)檎袷幤鞯念l率越高 ,頻率穩(wěn)定度就越差，一般主振器頻率不宜超過 5MHz。由于振蕩器頻率愈高穩(wěn)定性愈差，一般采用頻率較低而穩(wěn)定度較高的晶體振蕩器，以后加若干級(jí)倍頻器達(dá)到所需頻率。由 L1C1構(gòu)成的高 Q濾波器只容頻率為 f1的輸入信號(hào)在左邊回路產(chǎn)生電流 i。不過，倍頻級(jí)數(shù)增加，倍頻噪聲也加大，故倍頻 上限仍受到限制。非線性電阻構(gòu)成的倍頻器，倍頻噪聲較大。采作倍頻器的另一個(gè)好處是：可以使載波主振蕩器與高頻放大器隔離，減小高頻寄生耦合，有得于減少高頻自激現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高整機(jī)工數(shù)字心率計(jì) 15 作穩(wěn)定性。調(diào)節(jié)參考電壓滯回比較器的傳輸特性將平行地左移或右移，滯回曲線的寬度不 改變。電阻 Rc和穩(wěn)壓管 D1的作用是限幅，將輸出電壓的幅度限制在 0～ 5V之間。因?yàn)閴嚎仉妷涸葱投A低通濾波器電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，且使用電路多采用運(yùn)算放大器做有源器件，幾乎沒有負(fù)載效應(yīng)，故選擇壓控電壓源型濾波電路。有源濾波電路一般由 RC網(wǎng)絡(luò)和集成運(yùn)放組成，因而必須在合適的直流電源供電的情況下才能使用，同時(shí) 還可以進(jìn)行放大。 （ 3）電路分類 常用的濾波電路有無源濾波和有源濾波兩大類。只允許一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)成分正常通過，而阻止另一部分頻率成分通過的電路，叫做經(jīng)典濾波器或?yàn)V波電路。也就是說，可以只用原模擬信號(hào)在一系列離散時(shí)間坐標(biāo)點(diǎn)上的樣本值表達(dá)原始信號(hào)而不丟失任何信息，波、波形、信號(hào)這些概念既然表達(dá)的是客觀世界中各種物理量的變化，自然就是現(xiàn)代社會(huì)賴以生存的各種信息的載體。至于那一頻率需被截止，可調(diào)節(jié)共振臂以決定之。在電源及聲頻電路中之濾波器，最通用者為 L型及π型兩種。 濾波器是一種對(duì)信號(hào)有處理作用的器件或電路。根據(jù)理論公式進(jìn)行計(jì)算可得電路的放大倍數(shù)為： Av=Vo/Vi=1+R1/，但此電路不適合小信號(hào)放大，因此不予采取。 圖一 設(shè)計(jì)方案方框圖 數(shù)字心率計(jì) 5 三 單元電路的設(shè)計(jì)與選擇 脈搏檢測(cè)電路的設(shè) 計(jì) 因?yàn)椴捎玫?MPX2050力敏元件是一種高性能的動(dòng)態(tài)微壓傳感器 , 且輸出電壓信號(hào)有一直流疊加 , 故采用電橋法直接獲取脈搏信號(hào)。該方案選用 傳感器 MPX2050GP，該傳感是帶溫度補(bǔ)償?shù)臄U(kuò)散硅壓力傳感器，它具有良好的線性和溫度穩(wěn)定，并且靈敏度高，是一種專門用于血壓測(cè)量的傳感器。 方案二：該種方案和第一種有一點(diǎn)類似，其差別在于該方案采用的是倍頻的方式求取脈搏數(shù)。 關(guān)鍵詞：傳感器，濾波器，放大器，顯示電路，報(bào)警電路 數(shù)字心率計(jì) 3 一 方案原理介紹 方案設(shè)計(jì)與論證 正常人的脈搏次數(shù)是每分鐘 60～ 90次（嬰兒為 90～ 120次 ,老年人則為 100～ 150次 ), 這種頻率信號(hào)屬于低頻范疇 .因此 ,脈搏測(cè)試儀是用來測(cè)量低頻信號(hào)的裝置 ,它的基本功能要求是 : 要把人體的脈搏數(shù) (振動(dòng) )轉(zhuǎn)換成電信號(hào) ,這就需要借助傳感器。 課題的思路是用壓力傳感器檢測(cè)病人手腕部的脈搏跳動(dòng)，壓力傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)一系列電路處理，形成可用于檢測(cè)的脈沖信號(hào)，再經(jīng)電路處理，最終由數(shù)碼管顯示其數(shù)值，并根據(jù)被測(cè)對(duì)象 情況判斷其健康狀態(tài)，以報(bào)警信號(hào)顯示。 報(bào)警的上 、 下限 及對(duì)象選擇可以通過多路開關(guān)調(diào)節(jié) 。 方案驗(yàn)證 這三種方案比較起來，第一種方案比較直觀，但精度較低，如果計(jì)數(shù)時(shí)間是 15秒最大時(shí)誤差為177。為了便于計(jì)數(shù)，需將經(jīng)過濾波的信號(hào)整形為矩形波信號(hào)，為此還需設(shè)計(jì)整形電路。同時(shí) , 為了排除電源的噪聲干擾 , 前置一個(gè) 1000u電容 C1接地。 它由三個(gè)集成運(yùn)算放大器組成，其中U U12為兩個(gè)性能一致的同相輸入通用集成運(yùn)算放大器，構(gòu)成平衡對(duì)稱差動(dòng)放大輸入級(jí)，U11構(gòu)成雙端輸入單端輸出的輸出級(jí)，用來進(jìn)一步抑制 U U12的共模信號(hào) 。 濾波器是由電感器和電容器構(gòu)成的網(wǎng)路，可使混合的交直流電流分開。所謂截止頻率，亦即與濾波器有尖銳諧振的頻率。 濾波器的作用 濾波器，顧名思義，是對(duì)波進(jìn)行過濾的器件。 （ 1）濾波電路的基本概念