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1、
低頻電子線路課程設計論文
有源帶阻濾波器設計
姓名:田月
學號:2220121716
有源帶阻濾波器設計
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.設計任務:
采用通用運放LM324設計一個有源帶阻濾波器電路。
三.技術指標:
通帶電壓增益:1.0
輸入信號頻率
2、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.設計要求
1.熟悉電路的工作原理。
2.根據(jù)技術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
3、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
4、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,
5、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
6、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
7、布置了任務,之后就去圖書館查找了相關資料,借了好幾本有關低頻課設書,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
8、,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)設計、仿真與綜合應用(第二版).2012.
6.有源帶阻濾波器設計報告.百度文庫.2012