低通50Hz陷波器课程设计报告
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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