低通50Hz陷波器课程设计报告

中南民族大学

电子技术课程设计报告

题目

学院

专业年级

姓名学号

指导教师

年月日

指导教师评语：

总分：指导教师签名：

电子技术课程设计

任务书

设计题目：（选题题目）学生姓名：学号：专业班级：

一、设计条件

1．可选元件

（1）选题规定的“可选、限选元件”

（2）电阻、电容、电感、电位器等，按需使用

（3）自备元件

2．可用仪器

万用表，示波器，交流毫伏表，信号发生器，直流稳压电源

二、设计任务及要求

1．设计任务

根据技术要求和已知条件，完成选题电路的设计、装配与调试。

2．设计要求

（1）选题规定的“设计内容和要求”；

（2）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。包括：计算电路元件参数、选择元件、画出总体电路原理图；

（3）用软件仿真整体或部分核心实验电路，得出适当结果；

（4）装配、调试作品，按规定格式写出课程设计报告书。

三、时间安排

1．第12周前：布置设计任务，讲解设计要求、实施计划、设计报告等要求。

2．第14周前：理解课题要求，准备元器件。

3．第15～16周：资料查阅，方案设计，模拟仿真，实际制作。

4．第17～18周：完成设计与制作，答辩，提交设计报告。

指导教师签名：年月日

一、 实验名称

低通50Hz 陷波器

二、实验要求

设计一个低通50Hz 陷波电路，要求直流稳压电源 供电，多级有源滤波： ① 3dB 低通截止频率：100Hz （可选：扩展到1dB ） ② 3dB 带阻中心频率：50Hz （可选：扩展到1dB ） ③ 总电压增益：≥10（可选：扩展到100）

三、实验目的

1、掌握有源滤波电路的设计方法

2、掌握二阶有源带阻滤波器电路的设计方法

3、了解有源滤波电路的性能特点

4、了解二阶有源带阻滤波器的性能特点

5、掌握有源滤波电路的安装与调试方法

6、掌握二阶有源带阻滤波器的安装与调试方法

7、掌握滤波器有关参数的测量、计算方法

8、理论应用于实践，增强动手能力

四、相关概念

①、有源滤波电路：若滤波电路含有有源元件（双极型管、单极型管、集成运放）组成，成为有源滤波电路。

②、有源滤波器：有运算放大器和阻容元件组成的选频网络。用于传输有用频段的信号，抑制或衰减无用频段的信号。滤波器阶数越高，性能越逼近理想滤波器特性。 ③、滤波器阶数：在分析有源滤波电路时，一般通过“拉氏变换”，将电压与电流变换成“像函数”U(s)和I(s)。R(s)=R ，Zc(s)=

1

sc

，Z L (s)=SL 。输出量与输入量之比称为传递函数，即()()()

o s u s i s U A U

。在传递函数中，分母中S 的最高指数称为滤波器的阶数。

④、低通滤波器（LPF ）：低通滤波器是一种用来传输低频段信号，抑制高频段信号的电路。当信号的频率高于某一特定的截止频率1p f 时，通过该电路的信号会被衰减（或被阻止），而低于1p f 的信号通过该滤波器。

⑤、高通滤波器（HPF ）：高通滤波器是一种用来传输高频段信号，抑制或衰减低频段信号的电路。当信号的频率低于某一特定的设截止频率2p f 时，通过该电路的信号会被衰减（或被阻止），而高于2p f 时，信号可以通过该滤波器。

⑥、带阻滤波器（BEF ）：带阻滤波器是可以用来抑制或衰减某一频段信号，并让该频段以外的所有信号都通过的滤波器。即设低频段截止频率为1p f ，高频段截止频率为2p f ，则频率低于1p f 或高于2p f 的信号可以通过，而频率是在1p f 到2p f 之间的信号会被衰减。 ⑦、阻带宽度：高频段截止频率2p f 与低频段截止频率1p f 之差，计为BW=21p p f f 。 ⑧、通带放大倍数：实际中，滤波器的幅频特性可分为通带（能够通过的信号频率范围）、过渡带与阻带（阻止信号通过的频率范围）。称通带中输出电压与输入电压之比up

A 为通带放大倍数。

五、实验设计

1、放大电路设计

设计说明：此电路为简单的同相比例运算电路，由“虚短”“虚断”的概念得U O =(1+

R f

R

)U i =1+10

6=2.67U i

2、有源滤波电路设计

低通滤波器（LPF ）：低通滤波器是一种用来传输低频段信号，抑制高频段信号的电路。当信号的频率高于某一特定的截止频率 时，通过该电路的信号会被衰减（或被阻止），而低于 的信号通过该滤波器。

电路说明：此电路为简单二阶低通滤波电路

（1）通带增益

当f = 0HZ时，各电容器可视为开路，通带内的增益为A V=1+R f

R （2）二阶低通有源滤波器传递函数

联立求解以上三式，可得滤波器的传递函数

（3）通带截止频率

将s换成jω，令ω0＝2πf0=1/(RC)可得

当f=fp 时，上式分母的模

解得截止频率：

总结：与理想的二阶波特图相比，在超过f0以后，幅频特性以-40 dB/dec的速率下降，比一阶的下降快。但在通带截止频率fp→f0之间幅频特性下降的还不够快。其中

Q=1

3−A VP A VP=1+R f

R1

f=1

2πRC

=100，求出求出Rf=5.04kΩ R1=5.1kΩ