有源滤波器的设计

课课 程程 设设 计计 报报 告告 题目：有源滤波器的设计 院 （系） ：南湖学院机电系 专业：电子信息工程 学生姓名： 欧 阳 维 俊 学号： 24122201254 指导教师： 2014 年4 月22 日 湖南理工南湖学院课程设计第 1 页共 10页 目目录录 1 设计任务………………………………………………………………2 2 设计要求………………………………………………………………2 3 设计说明………………………………………………………………2 4 设计原理………………………………………………………………2 5 制板及调试……………………………………………………………5 5.1 DXP注意事项…………………………………………………………5 5.2 制作pcb板的流程……………………………………………………5 5.３调试……………………………………………………………………6 6 课程设计总结………………………………………………………………7 附录………………………………………………………………………9 1 湖南理工南湖学院课程设计第 2 页共 10页 一、设计任务一、设计任务 1、设计一滤波； 2、已知某一信号含有两种成分：1000Hz、0.5V 和 10000Hz、5V 两种正弦波信号由滤 波器设计指标计算电路元件参数； 3、设计滤波器有效分离两种信号。 二、设计要求二、设计要求 1、设计 1000Hz、0.5V 和 10000Hz、5V 两个信号源； 2、设计一加法器，将产生的两个信号相加； 3、两信号源的误差不超过 1%； 4、加法器输入端接地时，其输出噪声小于 10mV； 5、最终分离的信号的幅度与原信号幅度之差不大于 100mV。 三、设计说明三、设计说明 1、放大器可选用 LM324、NE5532、TL062\TL082 等； 2、注意预留测试端子。 四、设计原理四、设计原理 有源滤波器:一般由集成运放与RC网络构成，它具有体积小、性能稳定等优点，同 时，由于集成运放的增益和输入阻抗都很高，输出阻抗很低，故有源滤波器还兼有放大 与缓冲作用。利用有源滤波器可以突出有用频率的信号，衰减无用频率的信号，抑制干 扰和噪声，以达到提高信噪比或选频的目的，因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量 及控制技术中的小信号处理。从功能来讲有源滤波器分为：低通滤波器（LPF） 、高通滤 波器（HPF） 、带通滤波器（BPF） 、带阻滤波器（BEF） 、全通滤波器（APF） 。其中前四 种滤波器间互有联系，LPF与HPF间互为对偶关系。当LPF的通带截止频率高于HPF的通带 2 湖南理工南湖学院课程设计第 3 页共 10页 截止频率时，将LPF与HPF相串联，就构成了BPF，而LPF与HPF并联，就构成BEF。在实用 电子电路中，还可能同时采用几种不同型式的滤波电路。滤波电路的主要性能指标有通 带电压放大倍数AVP、通带截止频率fP及阻尼系数Q等。 工作原理：二阶有源滤波器是一种信号检测及传递系统常中用的基本电路,也是 高阶虑波器的基本组成单元。常用二阶有源低通滤波器的电路型式有压控电压源型、无 限增益多路反馈型和双二次型。由 RC 元件与运算放大器组成的滤波器称为 RC 有源滤波 器，其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。 可用在信息处理、数据传输、抑制干扰等方面，但因受运算放大器频带限制，这类滤波 器主要用于低频范围。根据对频率范围的选择不同，可分为低通(LPF)、高通(HPF)、带 通(BPF)与带阻(BEF)四种滤波器，它们的幅频特性如图2-1 所示。由于具有理想幅频特 性的滤波器很难实现， 只能用实际的幅频特性逼近。 一般来说， 滤波器的幅频特性越好， 其相频特性越差，反之亦然。滤波器的阶数越高,幅频特性衰减的速率越快，但RC 网络 的节数越多，元件参数计算越繁琐，电路调试越困难。任何高阶滤波器均可以用较低的 二阶 RC 有滤波器级联实现 （a）低通（b）高通 3 湖南理工南湖学院课程设计第 4 页共 10页 (c) 带通（d）带阻 图 2－1四种滤波电路的幅频特性示意图 1 1、、设计构框图：设计构框图： 1K 正弦波 加法器 1K 低通滤波 10K 正弦波10K 高通滤波 2、有源滤波器的设计，就是根据所给定的指标要求，选择具体的电路形式，使设 计的滤波器满足指标要求。 3、框架图的各部分具体实现： （1）1K 正弦波信号的产生 4 湖南理工南湖学院课程设计第 5 页共 10页 （2）10K 正弦波信号的产生 5 湖南理工南湖学院课程设计第 6 页共 10页 （3）加法器 （4）1k 低通滤波 6 湖南理工南湖学院课程设计第 7 页共 10页 （5）10k高通滤波 （6）双电源接口 四、四、 制板及调试制板及调试 4.1 DXP4.1 DXP注意事项注意事项 电路绘制的时候主要是注意各个元器件的封装和实际买回来的元器件的管脚大小 及距离相对应，并有选择地采用排针作为信号的输入以及输出和直流电源的输入。元器 件采用手动布局。布线采用手动布局，布线时需要设计好参数，绘制好的 pcb电路图看 附录。 4.24.2 制作制作pcbpcb板的流程板的流程 7 湖南理工南湖学院课程设计第 8 页共 10页 1.设计好原理图sch 2.绘制pcb板 3.布局布线 4.打印pcb图纸 5.印制铜板 6.腐蚀铜板 7.钻孔 8.焊接元器件 9.测板 10.调试（直到符合设计要求） 4.4.３３ 调试调试 (1)加法器调试结果： 8 湖南理工南湖学院课程设计第 9 页共 10页 （2）10k正弦波调试结果： （3）1k正弦波调试结果 9 湖南理工南湖学院课程设计第 10 页共 10页 （4）1k低通滤波调试结果： （5）10k高通滤波调试结果： 10 湖南理工南湖学院课程设计第 11 页共 10页 （6）调试总结果： RC1k 幅度幅度 0.53V 频率频率 1.096kHz 9.709kHz 9.901kHz 1.096kHz 9.804kHz 10k5.2V 加法器5.82V 1k 低通滤波0.54V 10k 高通滤波5.3V 五五. .课程设计总结课程设计总结 这次的课程设计实验，使我对有源滤波器有了更为深刻的认识。对其电路组成以 及更元件参数也有了更多的了解，特别是对运算放大器有了更多的学习，知道它的各项 参数，以及脚标如何在电路中连接等等。通过本次动手设计，提高了动手能力，并且自 己将电路连接好，得到了正确的仿真结果。 以及收获： （1）通过这次课程设计，掌握了元件的各项性能（ 2）这个实验，我花了很 多时间去做，查阅了大量的资料，分析电路元件的特性和原理及其应用，对有源滤波 器加深了理解。发现知识面还是很欠缺， 以后要多看书，扩大知识面以及增强动手能 力。 通过此次的课设，我学到了很多知识，跨越了传统方式下的教与学的体制束缚，在 论文的写作过程中，通过查资料和搜集有关的文献，培养了自学能力和动手能力。并且 由原先的被动的接受知识转换为主动的寻求知识，这可以说是学习方法上的一个很大的 突破。在以往的传统的学习模式下，我们可能会记住很多的书本知识，但是通过课程