低频电子线路课程设计

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2.9 88.6
3.5 97.9
七、数据分析 由测出来的数据可以看出电压值随频率的变化趋势与图 2 基本一致， 当输入 电压为 2KHz 时输出电压最小，说明中心频率接近 2KHz，在输入频率为 1.6KHz 和 2.4KHz 是输出电压近似都为 70V，这与（0.707*100mv）近似一致，说明这两 个频率分别为带阻滤波器的上限频率和下限频率。 观察示波器的波形变化都与仿 真时的现象基本一致，这说明实物电路元器件选择及连接正确，实验基本成功。 八、误差分析 1.面包板的微弱的电阻会对实验产生一定影响； 2.电容电阻所标的规格与实际的规格有一定误差， 由于所提供的电阻电容与实验 所需要的电阻电容不太相符， 需要一定的串并联才能满足要求，在串并联过程 中也会加大实验误差； 3.示波器、信号发生器、交流毫伏表、直流电源等仪器的接口老化也会对实验产 生影响； 九、方案改进 1.电阻在使用之前先用万用表测下实际阻值，选择与所标阻值最接近的电阻； 2.选择较新的面包板，以防面包板老化对实验产生影响； 3.在实验前先检查示波器、信号发生器、交流毫伏表、直流电源等仪器所测数值 是否准确。 十、参考文献 1、张桂苓，刘公望《电子线路实验》大连海事大学出版社 2006 年 8 月 2、傅丰林《低频电子线路》高等教育出版社 2006 年 12 月 3、房少军，那振宇 《电路理论》 大连海事大学 2012 年 7 月 十一、实验总结 通过此次实验，学会了 multism 电路仿真软件的使用，为今后的专业学习带来了 便利，此外对 LM 324 芯片以及集成芯片有了进一步的了解，进一步加深芯片电 源不能反接的概念。此次实验题目为“有源带阻滤波器” ，实际上用到了三个部 分， 即低通滤波器、 高通滤波器、 运算放大器， 对这三个结构的概念进一步加深； 进过了这次实验， 之前使用频率不是太高的直流电源、交流毫伏表和面包板在这 次实验中对他们的使用方法也进行了巩固。由于这次实验先用 multism 仿真软件 进行仿真， 仿真的数据与实际值非常接近，在做实物实验统计数据时也较容易区 分对错， 与仿真测的数据相差若较大就去分析所连电路是否正确，大大缩短了实 验所需时间。
图 1.电路原理图
电路由三部分组成：低通滤波器、高通滤波器、同向比例放大器，把低通滤波器 和高通滤波器并联起来，低通滤波器的下限频率为 1.6KHz,高通滤波器的下限频 率为 2.4KHz,这样两个滤波器并联后就保证在频率范围为 1.6KHz 到 2.4KHz 电压受
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阻较大，视为阻带，小于 1.6KHz 大于 2.4KHz 的部分电压基本可以顺利通过，视 为通带。最后再把并联起来的两个滤波器接上一个同向比例放大器（LM 324 共 四个相同的放大器，任意选择一个） ，为了让并连后的电路输出更稳定，由于要 求电压增益为 1.0，根据同向比例放大器的放大倍数������������ =1+R5/ R4 通过调节 R5 和 R4 使同向比例放大器的增益趋向于 1,即 R5<<R4。 根据中心频率公式 fo=1/2RC 选择合适的电阻和电容。连接好电路，在仿真 中用示波器和波特仪进行测试,检查通频带和中心频率是否与要求相符。 三、需要用到的公式 通过列写图 1.1 中 a 点和 b 点的节点电压方程得到如下公式：
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----有源带阻滤波器
姓名： 专业班级： 学号： 实验时间：
有源带阻滤波器
摘要：采用通用运放 LM 324 设计一个有源带阻滤波器，中心频率为 2.0KHz,阻带 为 1.6KHz—2.4KHz，先设计电路图用 multism 软件进行仿真，再根据仿真的电路 图在面包板上连接电路，用交流毫伏表和示波器检验实际电路的各个参数。 一、设计任务与技术指标 1.设计任务 采用通用运放 LM 324 设计一个有源带阻滤波器 2.技术指标 通带电压增益:1.0 输入信号频率范围：0~100KHz 中心频率：2KHz 阻带宽度：1.6~2.4KHz 输入信号电压：Ui<100mV 电源电压：± 12V 范围内可任选 二、电路工作原理
f/KHz Uo/mv
1.0 98.5 1.2 93.4 1.3 90.4 1.4 86.2 1.5 80.0 1.6 71.5
fo=2KHz
1.7 58.7 1.8 40.0
5
1.9 19.0
2.0 15.9
2.1 34.4
2.2 50.7
2.3 62.5
2.4 70.9
2.5 77.0
2.7 84.4
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图 2.波特仪显示的中心频率
从图 2 中可以看出最终的中心频率近似为 2KHz，与预期基本一致。
图 3.波特仪显示的上限频率
图 3 显示出来滤波器的上限频率也就是低通滤波器的截止频率近似为 1.6KHz， 与 预期基本一致。
图 4.波特仪显示的下限频率
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图 4 显示出来滤波器的下限频率也就是高通滤波器的截止频率近似为 2.4KHz， 与 预期基本一致。
BW=fp2-fp1=2(2-������������ )������ ������ --------------------------------------------- （3） 我们在低频电子线路中学到的公式： ������������ =1+R5/ R4--------------------------------------------------------（4）
fo=1/2RC------------------------------------------------------------ （5）
四、元器件选择 通过以上所列公式，以及实验室中所提供的具体的器件选择如下： LM 324 芯片 1个 7.2K 电阻 2个 3.6K 电阻 1个 0.1K 电阻 1个 1K 电阻 1个 223 电容 5个 信号发生器 1台 示波器 1台 交流毫伏表 1台 面包板 2块 导线若干 波特仪 1 台（仅在仿真时使用） 说明：由于实验室中电容有限，11nf 电容实际中使用两个 22nf 电容串联在一起 使用，在仿真图中没有具体体现出来。 五、计算机仿真图
fp1=2[ 2 − ������������ fp2=2[ 2 − ������������
1
2 2
+ 1 − (2 − ������������ )]������ ������ -----------------------（1） + 1 + (2 − ������������ )]������ ������ -------------------------（2）
图 5.
图 6.
图 5 和图 6 是由波特仪显示出来的在通带内的分贝值近似为 0.
图 7.示波器显示输入输出波形
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图 8.示波器显示输入Leabharlann Baidu出波形
图 7.是信号源发出的频率为 2KHz 的时候输入输出电压波形，可以看出输出的电 压明显变小，因为此带阻滤波器的中心频率为 2KHz，对 2KHz 的阻碍作用最大， 图 8.是信号源发出的频率为 0.7KHz 的时候的输入输出电压波形，可以看出由于 0.7KHz 在滤波器的通带，所以输出电压基本没有衰减，基本与属于一致。 六、实物实验过程 1.检查芯片是否完好； 2.关闭电源，根据仿真电路图在面包板上连接电路 3.把直流电源调到 12V （不能超过 12V） 并保持关闭状态接在芯片两个电源极上， 接地孔连接到面包板上作为相对参考地端， 之后电路所有接地端口都与在面包 板上与该端口对应的位置串联； 4.把示波器的两个接口分别接到电路的输入端和输出端； 5.把交流毫伏表接到电路的输出端（这里交流毫伏表代替仿真时的波特仪） ； 6.把信号发生器接到电路的输入端； 7.打开直流电源、示波器、交流毫伏表、信号发生器，信号发生器的输入电压的 有效值设为 100mv，频率设为 1KHz，交流毫伏表调到 100mv 档； 8.调节信号发生器的频率，记录数据如下表： 输入电压 UI=100mv