有源滤波器的课程设计.doc

课程设计说明书 设计名称： 电子技术课程设计 题 目： 有源滤波器的设计 学生姓名： 专 业： 班 级： 学 号： 指导教师： 日 期： 2011 年 12 月 26 日 课程设计任务书 专 业 年级 班 一、设计题目 有源滤波器的设计 二、主要内容 1.设计二阶低通滤波器电路：Q=0.707 fH=100Hz 2.根据要求选择基本元器件参数 3.选择运算放大器 4.用multsim7软件仿真电路 三、具体要求 1.用multsim软件绘制电路原理图 2.撰写设计计算说明书将任务书、说明书、装订成册。 作业完成2011年月日时 目 录 一、引 言…………………………………………………………………………4 二、有源滤波设计方案……………………………………………………………4 2.1 有源滤波的电路工作原理…………………………………………………4 2.2 有源滤波器的元件及参数…………………………………………………4 2.3 有源滤波设计与选取………………………………………………………4 2.4 有源滤波的设计与计算……………………………………………………5 2.5 用multsim仿真有源滤波电路……………………………………………5 三、总 结…………………………………………………………………………6 一、引 言 电子技术电路课程设计是从理论到实践的一个重要步骤，通过这个步骤使我们的动手能力有了质的提高，也使我们对电路设计理念的认识有了质的飞跃 本课程设计是对有源滤波器的基本应用，我们的严格按照实验要求设计，能够充分满足有源滤波实验要求的性能参数，这次课程设计让我们了解了类似产品的内部原理结构。 二、有源滤波的设计方案 2.1 有源滤波电路的工作原理 设计二阶有源低通滤波器的实际电路如下图 它由两节RC滤波电路和同相比例放大电路组成，在集成运放输出到集成运放同相输入之间引入一个负反馈，在不同的频段，反馈的极性不相同，当信号频率f＞＞f0时（f0 为截止频率），电路的每级RC 电路的相移趋于-90o，两级RC 电路的移相到-180o，电路的输出电压与输入电压的相位相反，故此时通过电容c 引到集成运放同相端的反馈是负反馈，反馈信号将起着削弱输入信号的作用，使电压放大倍数减小，所以该反馈将使二阶有源低通滤波器的幅频特性高频端迅速衰减，只允许低频端信号通过。其特点是输入阻抗高，输出阻抗低。 传输函数为： 令 称为通带增益 称为等效品质因数 称为特征角频率 则 上式为二节低通滤波电路传递函数的典型表达式 注： 滤波电路才能稳定工作。 用multsim软件实现仿真的二阶有源低通滤波电路如下图 二阶有源低通滤波电路电路图 滤波电路是一种能使有用频率信号通过，同时抑制无用频率成分的电路，由集成运算放大器、电容和电阻即可构成有源滤波器。 2.2 有源滤波电路的元件参数 基本元器件参数：R1=86.60hm R=R2=R3=80.60hm Rf=51.10hm C1=C2=20pF 2.3 有源滤波设计与选取 运算放大器：741-DIV 当Auf =3时，Q将趋于无穷大，f= fn时，电压传输系数也趋于无穷大，这说明电路会产生自激震荡，所以要求Auf必须小于3。 2.4 有源滤波的设计与计算 按照课程设计要求： 等效品质因数Q=0.707 滤波电路的特征频率fH=100Hz 基本参数计算： 滤波器的通带增益、等效品质因数Q 、滤波电路的特征频率fH 的计算 Auf=1+Rf/R1=1+51.10/86.60≈1.585 Q=1/ (3-Auf)≈0.707 因此 fH=fn=1/2∏RC=1/（2∏×80.60×103×5.1×10-9）=99.1HZ 考虑到电路中接线中电阻的影响，所以Q≈0.707、fH≈98.8与设计要求Q=0.707、fH≈98.8在误差范围内，故满足设计要求。 2.5 用multsim仿真有源滤波电路 以Multisim为平台了二阶低通滤器电路 用multsim仿真二阶有源低通滤波电路电路图 使用虚拟示波器等虚拟元件，采用交流分析方法和参数扫描分析方法仿真分析了二阶低通滤波器电路的工作特性 multsim仿真示波器记录波形 由图可见，Q值的大小对滤波电路的幅频特性影响很大，当Q=0707时幅频特性比较平坦，当Q0.707时幅频特性会出现升峰现象。 经由Multisim仿真设计、