有源帶阻濾波器設(shè)計

低頻電子線路課程設(shè)計論文 有源帶阻濾波器設(shè)計 姓名：田月 學號：2220121716 有源帶阻濾波器設(shè)計 一．內(nèi)容摘要： 本有源帶阻濾波器主要通過電阻電容組成的外圍網(wǎng)絡和LM324芯片來實現(xiàn)功能。通過電容電阻的諧振作用實現(xiàn)帯阻的功能，通過LM324芯片實現(xiàn)放大信號的作用。通過調(diào)節(jié)電容電阻值改變增益中心頻率和帶寬。本次試驗先由Multimism軟件仿真，再用面包板接實際電路。 二．設(shè)計任務： 采用通用運放LM324設(shè)計一個有源帶阻濾波器電路。 三．技術(shù)指標： 通帶電壓增益：1.0 輸入信號頻率范圍：0~100KHz 中心頻率：2KHz 帶阻寬度:1.6~2.4KHz 輸入信號電壓：UI<100mV 電源電壓：12V內(nèi)任選。 四．設(shè)計要求 1.熟悉電路的工作原理。 2.根據(jù)技術(shù)指標通過分析計算確定電路形式和元器件參數(shù)。 3.畫出電路原理圖。（元器件標準化，電路圖規(guī)范化） 4.計算機仿真。 五．實驗步驟： (1).工作原理： 帶阻濾波器即不允許某一頻率帶范圍內(nèi)的信號通過，而允許其他頻率的信號通過的濾波器。如要制作一個帶阻濾波器，只需將一個低通濾波器和一個高通濾波器并聯(lián)起來，再加 上一個求和電路，并使低通濾波器的截止頻率低于高通濾波器的截止頻率。和之間的頻帶即為帶阻濾波器的阻帶。方框圖如下圖： 基本高通濾波器：截止頻率：f=1/2π*R*C 基本低通濾波器：截止頻率：f=1/2π*R*C (2).參數(shù)計算 1.通帶增益： 2.中心頻率： 3.帶阻寬度： 4.選擇性： 5.傳輸函數(shù)： 6.帶通電壓放大倍數(shù)： 7.阻帶中心處的角頻率： 8.品質(zhì)因數(shù)：Q= 將元件參數(shù)代入上述公式中，取，，，，，，， (3).計算機仿真 Multisim軟件仿真圖： 波特圖仿真： 由電路圖，波特圖可以看出，各項指標均符合要求。中心頻率1.991KHz，當衰減3dB時，上下限頻率分別為1.652kHz ,2.464kHz，阻帶寬度，中心頻率，通頻帶電壓增益在誤差范圍內(nèi)，符合技術(shù)指標。 如要調(diào)整中心頻率而帶寬不變，或者調(diào)整帶寬而中心頻率不變。只需根據(jù)公式6，公式7調(diào)整R1，R2，C即可。如中心頻率不變加寬帶寬，只需使R1,R5升高,R2降低；帶寬不變，提高中心頻率，只需降低R1,R5,而R2不變。 (4.)電子元件選擇： 61K電阻由10K電阻和51K電阻串聯(lián)。2.3K電阻由2K和200歐，100歐電阻串聯(lián)。13.3nF電容由10nF電容和3.3nF并聯(lián)，6.6nF由兩個3.3nF并聯(lián)。共計：100歐電阻3個，200歐電阻2個，1K電阻一個，2K電阻兩個，10K電阻一個，51K電阻一個，3.3nF電容5個，10nF電容一個，LM324N芯片一個。此外，需要萬用表一臺，信號發(fā)生器一臺，交流毫伏表一臺，電源一臺，面包板一塊，導線若干。 (5).連接實際電路 (6).實際電路測試： 因為實際電路中沒有測量波特圖的儀器，我們用交流毫伏表測量輸出電壓替代。調(diào)整信號發(fā)生輸出信號電壓為142mVrms，當衰減3db時，輸出端電壓應為50mV左右，此時信號發(fā)生器上的顯示的頻率即為上下限頻率。當交流毫伏表上測得輸出電壓最小時，這時信號發(fā)生器上顯示的頻率即為中心頻率。 (7).實際電路數(shù)據(jù)記錄： 當交流毫伏表上測得輸出電壓最小時，此時信號發(fā)生器顯示的為中心頻率，我測得的數(shù)值為1.91kHz，當將信號發(fā)生器的頻率調(diào)至最大，此時交流毫伏表的指針將接近滿量程。記下該電壓值為V1，再調(diào)節(jié)頻率，使交流毫伏表指針接近0.707倍V1，這時的頻率即為上限頻率，我測得的值為2.31kHz，再向下調(diào)節(jié)頻率使交流毫伏表再次接近0.707倍V1時，記下此時的下限頻率，我測得的為1.56kHz，滿足帶寬0.8kHz和中心頻率2kHz要求，數(shù)據(jù)接近理論值。 六．總結(jié) 本次有源帶阻濾波器的設(shè)計實驗，有很多問題和不足之處，感謝老師的悉心教導，還有同學們互相探討中得出結(jié)果，不到一周的時間內(nèi)就順利完成了。星期一，老師指點了實驗中注意的問題并且布置了任務，之后就去圖書館查找了相關(guān)資料，借了好幾本有關(guān)低頻課設(shè)書，回寢室熟悉multisim軟件，練習按照資料上的電路來搭建有源帶阻濾波器的仿真電路。星期二，在實驗室里把第一天搭建好的仿真電路重新搭了一遍，檢查執(zhí)行成功后，老師給發(fā)了LM324N芯片和面包板，然后嘗試搭建電路，電路圖很簡單，但是實驗室的材料有限，沒有仿真上的電阻值和電容值，之后就一直調(diào)換電阻電容，使測出的帶寬和中心頻率貼近要求值，可惜一直不顯示電壓值。星期三，經(jīng)過詳細的排查，用萬用表把面包板上的每個部件都測了一下，我發(fā)現(xiàn)是面包板上的孔有問題，重新插元器件后，順利測出了理論的電壓值和頻率值，中午等待老師簽字，記下數(shù)據(jù)，歸還元器件，同時檢查新芯片沒有問題，提前完成任務。 本次試驗的誤差主要來源是： 1.系統(tǒng)誤差。 2.電阻電容多為多個之間的串并聯(lián)組合，其阻值容值與仿真時多有偏差，造成一定誤差。 3.交流毫伏表比較靈敏，容易受到噪聲干擾和人為干擾。 4.實驗的電阻電容材料有限，不能很精確的湊出理論值。 七．參考文獻 1.傅豐林.低頻電子線路.高等教育出版社.2010. 2.張珊珊.低頻電子線路實驗.大連海事大學出版社.2010. 3.沈小豐.電子線路實驗.清華大學出版社.2008. 4.從宏壽.電子設(shè)計自動化.清華大學出版社.2009. 5.郭鎖利.基于Multisim的電子系統(tǒng)設(shè)計、仿真與綜合應用（第二版）.2012. 6.有源帶阻濾波器設(shè)計報告.百度文庫.2012