【正文】 噪聲的濾除，直流電源為上述電路提供穩(wěn)定的直流電壓。 濾波電路的比較 無源濾波電路 只有 無源元 器 件 所 組成的濾波器，它是利用 了 電 感 和電 容 元 器 件的 電抗會(huì) 隨 著 頻率的變化而變化的 原理 構(gòu)成的。 有源濾波電路 由 有源器件 和 無源元件所 組成。 低通濾波 我們可以簡(jiǎn)單解釋低通濾波 ：設(shè) 置 一個(gè)頻率點(diǎn)，當(dāng)信號(hào) 的 頻率高于這個(gè)頻率 的 時(shí) 候，信號(hào)頻率就 不能通過，在 數(shù)字信號(hào) 當(dāng) 中，這個(gè)頻率點(diǎn)也 被稱為截止頻率 ，當(dāng)頻域 比 這個(gè)截止頻率 高的 時(shí) 候 ， 那么就 全部 給定為 0 值。 高通濾波 高通濾波是只對(duì)低于某一給定頻率以下的頻率成分有 衰減作用 ，而允許這個(gè)截頻以上的頻率成分通過，并且沒有 相位移 的濾波過程。 高階濾波器 為達(dá)到高的衰減量，或者換句話衰減要很快的上升，這就需要多階的濾波器組合，以巴特沃思為例，奇數(shù)高階低通濾波電路是一個(gè)一階巴特沃思（ Butterworth）低通濾波電路和若干個(gè)二階巴特沃思濾波網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)，偶數(shù)高階低通濾波電路是若干個(gè)二階巴特沃思濾波網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)。 各種濾波電路性能的比較 類 型 性能 電容濾波 電感濾波 LC 濾波 RC 或 LC π 型濾波 U L(AV) /U 2 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 θ 小 大 大 小 適用場(chǎng)合 小電流 負(fù)載 大電流 負(fù)載 適應(yīng)性 較強(qiáng) 小電流 負(fù)載 由以上比較可得，選用高階低通有源濾波器完成本次試驗(yàn) 原理描述 因?yàn)楹驼Ｐ盘?hào)頻率相比，有害的電磁干擾的頻率要高很多，所以高階低通濾波器主要通過選擇性的阻攔或分流有害的高頻來發(fā)揮作用的。高階低通濾波器的其他部分使用電容來分路或分流有害的高頻噪聲，使敏感電路接收不到這些有害的高頻噪聲。 總體方框圖設(shè)計(jì) 原理圖 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 四個(gè)跟隨電路，起到隔離作用，提高輸出能力 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 兩個(gè)放大電路，將過 濾之后的波形放大 工程介紹 濾波器的介紹 濾波器是一種對(duì)信號(hào)有處理作用的器件或電路。 濾波器主要分為有源濾波器和無源濾波器。一般濾波器都有兩個(gè)端口，一個(gè)輸入端口、一個(gè)輸出端口，利用這樣的特性可以選通通過濾波器的一個(gè)復(fù)合噪波或方波群，從而可以得到一個(gè)特定的頻率的正弦波。 濾波器中，信號(hào)可以通過的頻率的范圍，我們稱之為通頻帶或者通帶；反之，信號(hào)受到很大衰減或者完全被抑制了的頻率的范圍稱之為阻帶；通帶和阻帶之間的分界頻率稱為截止頻率；[4]濾波器是由電容器和電感器構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，可以分開混合的直流交流電流。 L 型濾波器，是由一個(gè)電感器和一個(gè)電容器構(gòu)成的一種最基本的濾波器，各種類型的濾波器，都是用集合 L 型單節(jié)的濾波器組合而成的。在聲頻和電源電路中最通用的濾波器就是π型和 L 型兩種。 XL=K2。加入一個(gè)濾波器的構(gòu)成部分，和 K 常數(shù)型相比有比較尖銳的截止頻率，但是同時(shí)對(duì)這個(gè)截止頻率以外的其他頻率只有較小的衰減率者，叫做 M 常數(shù)濾波器。帶阻濾波器和通帶都是 M常數(shù)濾波器， M 就是截止頻率和被衰減的其他的頻率的衰減比的函數(shù)。當(dāng) M 趨近于 0 時(shí)，會(huì)提高截止頻率的尖銳度，但是隨之減小的事截止頻率的倍頻的衰減率。共振臂的有效 Q 值的大小決定了 M常數(shù)濾波器的衰減度。從實(shí)現(xiàn)的方法上來分，數(shù)字濾波器可以分為 FIR 和 IIR，就是有限沖激響應(yīng)濾波器和無限沖激響應(yīng)濾波器；其中有反饋回路的事 IIR 網(wǎng)絡(luò)，沒有反饋回路的事 FIR 網(wǎng)絡(luò)。 ，高通濾波器，帶通濾波器和帶阻濾波器。 分量通過 某一頻率以下的信號(hào) ，對(duì)該頻率以上的信號(hào)分量大 ，抑制大 的電 阻 、電感與電 容 等器件的組合裝置。低通濾波器在信號(hào)處理中的作用等同于其它領(lǐng)域如金融領(lǐng)域中移動(dòng)平均數(shù)（ moving average)所起的作用 ； [5] 低通濾波器有 很 多 的 種 類 ，其中，最 常 用的就是巴特沃斯濾波器 及 切比雪夫?yàn)V波器 。 這個(gè) 響應(yīng)非常 的 平坦，接近 于 DC 信號(hào)，然后 會(huì) 慢慢 的 衰減 到 截止頻率點(diǎn)為 3dB，最終 接 近 于計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 20ndB/decade 的衰減率，其中 n 是 濾波器的階數(shù)。 [6] 切貝雪夫響應(yīng) 在一些 的 應(yīng)用中，最重要的因素 就 是濾波器 攔截非 必要信號(hào)的速度。 低通濾波器 可以通過 從直流到 截止頻率 (fCUTOFF) 的 某個(gè) 信號(hào)。在頻率 f0 處，阻尼值 會(huì) 衰減 輸出的信號(hào) 。假定 要求 設(shè)計(jì)一個(gè)四階 貝塞爾 (Bessel) 低通濾波器 ，截止頻率為 10KHZ。 你 可以用這兩個(gè)帶有上述參數(shù)的濾波器部分來實(shí) 現(xiàn)所要求的濾波器。 [7] 高階電路介紹 高階電路的原理是電子信息專業(yè)的一門必修課，是以研究電路的基本規(guī)律和電路的分析方法及分析電路中的電磁現(xiàn)象為主要內(nèi)容，并且分析電路的條件是電路給定的參數(shù)，通過求解電路中的電流、電壓從而了解電網(wǎng)絡(luò)所具有的特征特性。式中系數(shù) BJ(J=0,1,? ,M)是實(shí)數(shù) 。 電路階數(shù)一般與電路復(fù)雜度有關(guān)。如果存在電感或者純電感與電流源形成的割集，或者電容或者純電容與電壓源形成的回路，階數(shù)將會(huì)減少。 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 常系數(shù)線性微分方程的特征方程決定了它的特征方程解。和每個(gè)特征根相對(duì)應(yīng)，響應(yīng)函數(shù)中有一個(gè)指數(shù)分量 Kie 捾。這些分量的總和就構(gòu)成了 N階方程的總響應(yīng)。右端積分項(xiàng)為用電路的沖激響應(yīng) h(t)與輸入f(t)的卷積公式表達(dá)的零狀態(tài)響應(yīng)。實(shí)際的放大電路通常是由晶體三極管 、信號(hào)源 構(gòu)成的 放大器和負(fù)載 組成。 放大器 是一種應(yīng) 用放大電路來實(shí)現(xiàn)放大的裝置 。為了 能夠 實(shí)現(xiàn)放大 作用 ，必須給放大器提供能量。把電源的 能量轉(zhuǎn)移 給輸出信號(hào) 就是放大作用的實(shí)質(zhì) ?，F(xiàn)代 電子系統(tǒng) 中，電信號(hào)的產(chǎn)生、發(fā) 出 、接 受 、變 化 和處理， 基本 都 是 以放大電路 做 為 基礎(chǔ) 的 。20 世紀(jì) 40 年代末晶體管的問世， 尤其 是 60 年代 集成電路 的 發(fā)明 ，加 快 了電子放大器 和 電子系統(tǒng)小型化和微型化的進(jìn)程 速度 。微波 、高頻 的低噪聲放大 以及大功率放大 ，常用 的是分立晶體管放大器。 放大電路的前置部分或集成電路 元 器 件 變質(zhì) 會(huì) 引起高頻振蕩產(chǎn)生 雜 聲，檢查各 個(gè) 部分 的 元 器 件， 如果 元 器 件 沒有 損壞， 那么 再在磁頭 信號(hào)線 與地間計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 并接一個(gè) 1000PF～ 0． 047F 的 電容 ， 雜 聲 如果 不消失， 那么 需要更換 新的 集成塊。 （ 2）動(dòng)態(tài)信號(hào) 可以 作用 在 晶體管的輸入回路 上 ，在負(fù)載上獲得了的動(dòng)態(tài)信號(hào) 就是已經(jīng)放大了的 。 放大電路本身的特點(diǎn)： 一、有 動(dòng) 態(tài)和 靜 態(tài)兩種工作 的 狀態(tài)，所以有時(shí) 候 往往 需 要畫出它的 交流通路和 直流 通路才能進(jìn)行分析； 二、電路 通常會(huì) 有負(fù)反饋，這種反饋有 的 時(shí) 候會(huì) 在本級(jí)內(nèi)，有 的 時(shí) 候 是從后 一 級(jí)反饋到前 一 級(jí) 的 ，所以在分析這一級(jí)時(shí)還要能 分析前后，分析到位 。 放大倍數(shù) 放大倍數(shù)又稱 為 增益，它是衡量放大電路 的 放大能力的 一個(gè)重要 指標(biāo)。 輸入電阻 放大電路的輸入電阻是從輸入端向放大電路內(nèi) 輸入 進(jìn)去的等效電阻，它 相當(dāng)于 放大電路 的 輸出端接 到 實(shí)際負(fù)載電阻 以 后，輸入電壓與輸入電流之比，即 Ri=Ui/Ii。 放大電路對(duì)信號(hào)源的影響程度 由輸入電阻的大小所反映 。反之，當(dāng)要求恒流輸入時(shí)， 就 必須 用條件 RiRs； 如果 要求獲得輸入 最大功率 ， 那么 要求 Ri=Rs，常稱 之 為阻抗匹配。輸出電阻越計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 大 ，輸出電壓受負(fù)載的影響就越 大 ， 如果 Ro=0， 那么 輸出電壓的大小 就會(huì) 不受 RL 的大小影響，稱 之 為恒壓輸出。因此，放大電路帶負(fù)載能力的大小 由輸出電阻的大小反映 。根據(jù)放大電路的組成元 器 件可以分為 效應(yīng)管放大 電路和 晶體管放大長(zhǎng) 電路。這幾種電路經(jīng)常需要一起組合使用才能構(gòu)成多級(jí)放大器 。發(fā)射極為輸入信號(hào) ui 和輸出信號(hào) uo 的公共端。 1．電路的組成及各元件的作用 （ 1）三極管 VNPN 管，具有放大功能，是放大電路的核心。 （ 3）基極偏置電阻 Rb 能讓 發(fā)射結(jié)正向偏置，并向基極提供合適的基極電流（。 （ 4）集電極負(fù)載電阻 Rc 它將集電極電流的變化轉(zhuǎn)換成集 射極之間電壓的變化，以實(shí)現(xiàn)電壓放大。 （ 5）耦合電容 C C2 又 叫做 隔 直電容，起通交流隔直流的作用。 2．放大電路的靜態(tài)分析：靜態(tài)是指放大電路沒有交流輸入信號(hào)（ ui=0）時(shí)的直流工作狀態(tài)。 對(duì)放大電路進(jìn)行靜態(tài)分析的目的是為了合理設(shè)置電路的靜態(tài)工作點(diǎn)（用 Q表示），即靜態(tài)時(shí)電路中的基極電流 IBQ、集電極電流 ICQ 和集 射間電壓UCEQ 的值，防止放 大電路在放大交流輸入信號(hào)時(shí)產(chǎn)生的非線性失真。 二 、功率放大電路 1．功率放大電路的基本概念功率放大電路的任務(wù)是輸出足夠的功率，推動(dòng)負(fù)載工作。 電壓 放大電路和 功率 放大電路都是利用三極管的放大作用將信號(hào)放大，不同的是功率放大電路以輸出足夠的功率為目的，工作在大信號(hào)狀態(tài)；而電壓放大電路的目的是輸出足夠大的電壓，工作在小信號(hào)狀態(tài)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)考慮到三極管的極限參數(shù) PCM、 ICM和 U(BR)CEO。在正半周時(shí)， V1 管發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通， V2 管發(fā)射結(jié)反偏截止，由 +VCC 提供的電流 ic1經(jīng) V1 管流向負(fù)載，在負(fù)載 RL 上獲得正半周輸出電壓 uo?？梢姡?ui 的整個(gè)周期內(nèi)， V1 管和 V2 管輪流導(dǎo)通，相互補(bǔ)充，從而在 RL 上得到完整的輸出電壓 uo，故稱為補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路。它具有體積小、重量輕、可靠性高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因此在收錄機(jī)、電視機(jī)及伺服放大電路中獲得廣泛應(yīng)用。為獲得推動(dòng)負(fù)載工作的足夠大的電壓和功率，需將輸入信號(hào)放大成千上計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 萬倍。 多級(jí)放大電路中，輸入級(jí)用于接受輸入信號(hào)。中間電壓放大級(jí)用于小信號(hào)電壓放大，要求有較高的電壓放大倍數(shù)。 多級(jí)放大電路的級(jí)間耦合方式及特點(diǎn)在多級(jí)放大電路中，級(jí)與級(jí)之間的聯(lián)結(jié)方式稱為耦合。 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 第 3 章 軟件介紹 PROTEL 介紹 PROTEL 是 Altium 公司在 80 年代末