电子工艺课程设计--中频信号滤波放大整形及移相电路设计

电子工艺课程设计--中频信号滤波放大整形及移相电路设计

课程设计

（说明书）

中频信号滤波放大整形及移相电路设计

班级/ 学号14070102 / 1052

学生姓名赫婷婷

指导教师赵鑫

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课程设计任务书

课程名称电子技术综合课程设计

课程设计题目中频信号滤波放大整形及移相电路设计

课程设计的内容及要求：

一、设计说明与技术指标

设计一个高通滤波放大、整形和移相电路。实际工作中输入信号一般由传感器产生，本次设计采用函数发生器给出。输出信号要求整形为是方波信号，以便CPU的后续信号采集和处理。滤波放大电路建议采用TI公司的FilterPro，这是一款很好的滤波器设计软件。整形电路建议采用施密特触发器。移相电路自己选择方案。

技术指标如下：

①高通滤波器设计参数：通带增益Ao=25db，通带频率fc=200kHz，通带增益纹波Rp=1db，截止带频率fs=200k Hz，截止带衰减-10dB。

②设计一个整形电路，将滤波后的信号整形为方波。

③设计一个200kHz方波信号移相电路，相移范围：0-180°。

二、设计要求

1．在选择器件时，应考虑成本。

2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。

3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。

三、实验要求

1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。

2．进行实验数据处理和分析。

四、推荐参考资料

1. 童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006年

五、按照要求撰写课程设计报告

成绩指导教师日期

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一、概述

实际中的用途：本设计在实际中主要用于对中频信号进行整形，滤波，放大及移相。生活中我们所接收到的信号，它并不是可以被我们直接观察和分析的，而是只有在通过一定的电路使之进行放大、滤波、整形输出以后，才可以变成是让我们可以进行分析和观察的处于稳定状态的信号。所以说对于一般的信号，必须经过有整流电路、滤波电路、放大电路组成的功能模块以后才会变成是对人类观察研究有益的信号。

设计思路：一、设计滤波放大电路并进行仿真，观察波形是否满足要求。二、运用555芯片构成的施密特触发器进行整形，通过调试得到方波。三、设计移相电路，采用分频器分频，后运用双D触发器做移位寄存器进行移位。

基本原理：运用高通滤波器对中频信号进行滤波，将不符合要求的信号滤掉，将符合频率的信号进行放大，后用施密特触发器整形成方波，最后在进行分频移相。

设计方法：信号的滤波和放大部分是通过FilterPro软件得出，信号的整形部分是通过斯密特触发器进行整形完成的，移位采用分频后D触发器移位。

报告组成：封面，任务书，报告三大部分。其中报告分为概述，方案论证，电路设计，性能的测试，结论，性价比，课设体会及合理话建议，参考文献九部分组成。

本实验最终实现了设计初的目的，对中频信号放大滤波，并通过斯密特触发器将输出的波形整形成方波，最后对200kHZ方波进行0-180°移相。

二、方案论证

主要设计方案就是一个可以将中频正弦信号放大滤波后转换为方波信号的电路，并对方波进行0-180°移相。

电路设计总方案：用滤波放大电路把固定频段的中频信号过滤出来并进行放大，再通过555芯片构成的施密特触发器使信号整形为方波信号，最后进行方波0-180°移相。555构成的施密特电路连接简单且性价比高；运用D触发器进行移相，波形失真较小且电路复杂度一般。

原理框图如图1所示。

图1 中频信号滤波放大整形及移相电路的原理框图基本方案：把信号发生器产生的中频正弦信号经过滤波电路过滤，只留下需要的信号。根据设计要求过滤掉不符合设计要求的信号需要设计一个高通滤波放大电路，根据参数通带增益Ao=25db，通带频率fc=200kHz，截止带频率fs=200k Hz。这样设计出来的电路就可以过滤出所要求的中频信号，且频率不变，符合要求。接下来是由

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555芯片组成的施密特触发器，滤波电路之后的信号进入到施密特触发电路，可以将正弦波转化为同频率的方波。最后是移相电路，首先用分频器将二倍整形后方波的频率进行分频，将其作为D触发器的时钟信号，控制200kHZ方波移相。

设计基础：555芯片，便于连接，操作简单，引脚较少排列连接便于记忆，并且在数字电子课上接触过。TI公司的FilterPro，这是一款很好的滤波器设计软件。通过这些参数设计出需要的电路，其中所用的电阻的阻值和电容的容抗都会在软件设计的电路中体现出来。最后将设计出的电路图由Multisim软件进行仿真，前面加上函数信号发生器，后面加上由555电路搭成的施密特触发电路，最后加上设计好的移相电路，这样，仿真电路就完成了。此电路可以将信号发生器的信号过滤放大整形成同频率的方波信号，并可以移相。有仿真结果知：可以实现预期的要求，但存在一定误差。

科学性：本次电路的主要设计是通过FilterPro软件实现的，这款软件是稳定的，因此具备科学性；可行性：本电路的大部分参数都是通过软件得出的，一部分数据是通过自己的反复调试得出的，参数环境符合要求，具备可行性；有效性：本电路由五部分组成，第一部分发射信号，第二部分对信号进行过滤放大，第三部分对信号进行整形，第四部分对方波进行移相，第五部分滤波器观察波形，满足课设要求。

三、电路设计

1.放大滤波电路：

放大电路选用通带增益Ao=25db，通带频率fc=200kHz，通带增益纹波Rp=1db，截止带频率fs=200k Hz，截止带衰减-10dB。就可以完成系统对信号滤波放大的要求。高通滤波放大电路（图2）：

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图2 放大滤波电路

其中左端为输入端，右端为输出端，输入的是模拟信号，输出的也是模拟信号。输入信号为200kHz振幅为100mVp的正弦模拟信号，通过以上公式计算出电路图中元器件

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