窄带选频放大器

窄带选频放大器

课题名称:窄带选频放大器课程设计说明书

设计题目：

专业班级：

学生姓名：

学号：

指导教师：

起止日期：

1.摘要：

设计目的：熟悉窄带频率放大器的设计方法、以及低通滤波器的工作原理、使用方法，并掌握还带选频放大器的工作原理。

本设计系统采用uA74型高增益运算放大器以及2CP11整流二极管。以u741为主要核心部件，由可控电位器R1,R2实现频率的变化，实现窄带选频放大器选择2KHz频率信号，并通过2CP11普通整流二极管实现波形的整形，通过由u741构成的RC低通滤波器后，最终获得2KHz频率信号经过放大后的直流信号。

实验方法可行，结果得到较为平整的输出波形。

2.关键词：窄带滤波器，u741型运放，RC低通滤波器

3.引言：

3.1.元器件的参数及选用

3.1.1UA741AN双列直插8脚式封装

UA741中文资料

uA741M，uA741I，uA741C（单运放）是高增益运算放大器。输入

电压±18V，允许功耗500mW.

uA741M，uA741I，uA741C芯片引脚图和工作说明：

1和5为偏置(调零端)，2为正向输入端，3为反向输入端，

4接地，6为输出，7接电源 8空脚

3.1.2普通整流二极管2CP11

参数：反向击穿电压50V;正向电流0.1A;正向压降1V;反向电流5μA;

4. 总体方案设计

4.1. 方案：采用UA741AN 为核心部件，信号通过前级放大控制增益系数，

因要求没有严格限定放大倍数，对于低频取10倍左右并由选频网络滤除2KHz 意外的信号频率，并用二极管产生的半波整流信号，通过后级放大再由低通滤波器滤除其余分量实现要求。其原理框图1

该方案电路设计简单灵活，器件需求小，且易于系统的扩展和计算。

5. 模块电路设计与计算

5.1.

放大环节和选频网络模块。

5.1.1. 放大电路部分

采用UA741AN 高增益运算放大器，构成反向放大电路。通过对R2电阻的调节实现增益的控制，在输入信号比较小的时候可以采用较高增益，增益公式为

R

R v

v A

i

o V

1

2-==

5.1.2. 选频网络模块

如图所示为频率可调的窄带滤波电路。该电路是一个频率可调的有源窄带滤波器。它采用文氏桥正反馈的形式，其环路增益等于10。因此调节电位器R4可以改变电路增益。输入信号通过R3加至运算放大器的反相输入端，通过滤波器可将某一预定频率选出，电路谐振频率为：

。

采用图示元件可以从800Hz 变到8kHz 。R1、R2为匹配的线绕同轴电位器，调节频率时不会影响电路的Q 值。

5.2.

整流电路模块

5.2.1. 采用单个2CP11普通整流二极管，对前级放大的波形进行半波整

流。得到输出经过整流后的波形

5.3. 有源低通滤波器

5.3.1. 有源低通滤波器的主要技术指标

1. 通带增益Avp

通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大倍数，如图示。性能良好的低通在通带内幅频特性曲线是平坦的，阻带内的电压放大倍数基本为零。

2. 通带截止频率fp

其定义与放大电路的上限截止频率相同。通带与阻带之间称为过渡带，过渡带越窄，说明滤波器的选择性越好。

5.3.2. 一阶有源低通滤波器

电路由U741运放和RC 网络组成，其特性在小信号时基本能滤除频率较高的信号，特点是电路设计简单，缺点阻带衰减太慢，选择性较差。

运用图示参数可实现对于4KHz 以下信号的滤波。

计算公式

C

R f

c

621

π=

6.总体电路图以及参数计算

6.1.数据处理参数计算

6.1.1.R1与R2为可调电位器调节至80K可实现选频为2KHz的输

出频率，通过对R4与R3的调节实现增益倍数的调节，如图示

增益为10倍，

6.1.2.通过2CP11整流二极管，对前级反向比例放大器的输出电压

进行半波整流。

6.1.3.后级运放构成一阶有源低通滤波电路，通过对C3的调节可

实现对通带频率的控制，图示截止频率为8KHz。

6.1.4.RL负载可以接电压表或者自动记录仪。本电路常用于自动

控制和材料探伤中。

6.2.电路元件清单

7.结论

7.1.本次设计运用两阶运算放大器电路。

前阶运放电路中频率输出为选频为2KHz的频率。对于窄带滤波电路的设计实现频率可调。

后阶运放电路主要用于波形的整流，得到较为清晰的信号输出。

致谢

感谢徐凯老师以及朱品昌老师在课题设计过程中的耐心辅导。

参考文献

维库电子开发网/

电子工程世界/

康华光《电子技术基础（模拟部分）》高等教育出版社

吴援明《模拟电路分析与设计基础》科学出版社社