【正文】 ................................21 結(jié)果分析 ..........................................24 觀測(cè)幅頻特性 .................................24 理論值計(jì)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(yǔ) .............................................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(shí)際應(yīng)用 .................................................37 9 第 1 章 RC 有源濾波器設(shè)計(jì) 總方案設(shè)計(jì) 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(hào)，這樣在對(duì)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。 3 反饋網(wǎng)絡(luò)的作用 將輸出信號(hào)的一部分或全部通過(guò)牧電路印象輸入端，稱(chēng)為反饋，其中的電路稱(chēng)為反饋網(wǎng)絡(luò)，反饋網(wǎng)絡(luò)分為正、負(fù)反饋 。一個(gè)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(wú)窮大的衰減。 用運(yùn)算放大器和 RC網(wǎng)絡(luò)組成的有源濾波器 具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。由于運(yùn)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(hào)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(jiǎn)單的級(jí)聯(lián)來(lái)得到高階濾波器且調(diào)諧也很方便。濾波器等的技術(shù)指標(biāo)有通帶和阻帶之分，通帶指標(biāo)有通帶的邊界頻率（沒(méi)有特殊的 說(shuō)明時(shí)一般為 3dB 截止頻率），通帶傳輸系數(shù)。下面簡(jiǎn)要介紹設(shè)計(jì)中的考慮原則。無(wú)限增益多環(huán)反饋型濾波器的特性對(duì)參數(shù)變化比較敏感，在這點(diǎn)上它不如壓控電壓源型二階濾波器。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。當(dāng)要求的帶外衰減特性為 mdB每倍頻程（或 mdB 每十倍頻程）時(shí)，則取級(jí)數(shù) n 應(yīng)滿(mǎn)足 n 大于等于 m/6(或 n大于等于 m/20)。為了滿(mǎn)足足夠深的反饋以保證所需濾波特性，運(yùn)放的開(kāi)環(huán)增應(yīng)在 80dB 以上。 如果濾波器的輸入信號(hào)較小，例如在 10mV 以下，則選低漂移運(yùn)放。 4. 元器件的選擇 一般設(shè)計(jì)濾波器時(shí)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 ）。一般從選定電容 器入手，因?yàn)殡娙輼?biāo)稱(chēng)值的分檔較少，電容難配，而電阻易配，可根據(jù)工作頻率范圍按照表 初選電容值。在不許帶內(nèi)有波動(dòng)時(shí)，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 設(shè)計(jì)步驟 （ 1）根據(jù)截止頻率，從表 中選定一個(gè)電容 C的標(biāo)稱(chēng)值，使其滿(mǎn)足 K=100/fCC (如帶通 K=100/f0C)。 （ 2）從設(shè)計(jì)表中查處與 AV對(duì)應(yīng)的電容值及 K=1 時(shí)的電阻值。 （ 3）實(shí)驗(yàn)調(diào)整并修改電容、電阻值，測(cè)量濾波器的性能參數(shù)，繪制幅頻特性。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)測(cè)量電阻，電容的準(zhǔn)確值。 元件參數(shù)的計(jì)算 17 二階低通濾波器 1 二階濾波器性能參數(shù)表達(dá)式為 ω C2＝１ /（ CC1RR1） () Q= ω C/Q=1/R1C+1/R2C+(1+AV)/R2C1 () AV=1+R4/R3 () 2 參數(shù)計(jì)算 因?yàn)? 通帶增益Ａ Ｖ ＝２；截止頻率 fH=2021HZ； Ui=100mV。K=5 時(shí)， R1= ,R2=Ω ,R3=R4= 。 所以通過(guò)查表得 fC=100HZ 時(shí)，取 C=,由式（ ）計(jì)算對(duì)應(yīng)的參數(shù) K=10。K=10 時(shí)， R1= ,R2=Ω ,R3=R4=。 所以通過(guò)查表得 fC=100HZ 時(shí)，取 C=,由式（ ）計(jì)算對(duì)應(yīng)的參數(shù) K=10。K=10 時(shí)， R1=Ω ,R2= ,R3= , R4=R5=。濾波電路種類(lèi)很多，由集成運(yùn)算放大器、電容和電阻可構(gòu)成有源濾波器。由于受到集成運(yùn)算放大器特性的限制，有源濾波器主要用于低頻場(chǎng)合。低通濾波電路指低頻信號(hào)能通過(guò)而高頻信號(hào)不能夠通過(guò)的電路，高頻濾波電路則與低頻濾波電路相反，帶通濾波電路是指某一 段的信號(hào)能通過(guò)而該頻段之外的信號(hào)不能通過(guò)的電路。 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(jiàn)附錄清單。 EWB 是一種優(yōu)秀而易學(xué)的 WDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）軟件，與其他仿真分析軟件相比， EWB 的最顯著特點(diǎn)就是提供了一個(gè)操作簡(jiǎn)便且與實(shí)際相似的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。他還能進(jìn)行實(shí)際無(wú)法或不便進(jìn)行的試驗(yàn)內(nèi)容，通過(guò)儲(chǔ)存和打印等方法可精確記錄器實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 應(yīng)用 EWB，便于實(shí)現(xiàn)邊學(xué) 邊練的教學(xué)模式，使“電子技術(shù)”課程的學(xué)習(xí)變得更有趣而容易。在 Q= 情況下，當(dāng) f=fn 時(shí)， 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(xiàn)越尖銳。 2 分析 （ 1）低通濾波器 首先輸入信號(hào) Vi=100mV,觀察濾波器的截止頻率 fC 及電壓放大倍數(shù)Ao,測(cè)得數(shù)據(jù)如表 所示，基本滿(mǎn)足要求，由于參數(shù)的影響較大，故與設(shè)計(jì)表對(duì)比有很大的誤差。測(cè)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。 3. 將印有 PCB 圖的油印紙反扣在清洗干凈后的 PCB 板覆銅面上，往油印紙上澆適量水，用加熱后的熨斗小心均勻熨燙， 直至油印紙上的油墨完好的覆在銅面上，小心揭去油印紙。 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(xiàn)層 。 7. 放置元器件：確認(rèn)好元器件的管腳正負(fù)極性，按 PCB 圖放置元器件。 32 第 四章 結(jié)束語(yǔ) 這次課程設(shè)計(jì)讓我弄懂了很多以前感覺(jué)模糊的東西，同時(shí)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(jì)的東西由想法變成實(shí)物時(shí)，我們的心里充滿(mǎn)了成功的喜悅感。此次課程設(shè)計(jì)不僅使我學(xué)會(huì)了不少東西，更讓我體會(huì)到人與人之間的溝通、團(tuán)隊(duì) 成員 的協(xié)作的樂(lè)趣 ，感謝此次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我們悉心指導(dǎo)的胡新晚老師，同時(shí)也感謝我組的其他組員，正是與他們一起，大家的努力，我們成功完成了這次課程設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn) 實(shí)際應(yīng)用 隨著現(xiàn)代電信設(shè)備向著集成電路和體積小的方向發(fā)展 ,要求在這樣設(shè)備中采用的濾波器集成電路化和小型化。若用有源 RC 濾波器來(lái)代替的話(huà)有許多好處 ,不過(guò)在所有的實(shí)際設(shè)備中采用也有困難 ,這是因?yàn)橛腥缦略?: 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?cè)隗w積和可靠性方面比不上 LC 濾波器。 3)它的穩(wěn)定性差且價(jià)格高昂