課程設計（論文）基于運算放大器的工頻信號陷波器設計

1、燕山大學課 程 設 計 說 明 書題目：基于運算放大器的工頻信號陷波器設計 學院（系）：電氣工程學院年級專業(yè)：08級檢測技術及儀器學 號：學生姓名：指導教師：教師職稱：講師燕山大學課程設計（論文）任務書院（系）：電氣工程學院 基層教學單位：儀器科學與工程系 學 號學生姓名專業(yè)（班級）檢測技術及儀器2班設計題目基于運算放大器的工頻信號陷波器設計設計技術參數(shù)設計消除疊加在頻率為1khz以上的測試信號中所包含的50hz工頻信號。設計要求1：完成題目的理論設計模型；2：完成電路的multisim仿真；工作量1：完成一份設計說明書(其中包括理論設計的相關參數(shù)以及仿真結果)；2：提交一份電路原理圖；工作計

2、劃周一，查閱資料；周二到周四，理論設計及計算機仿真；周五，撰寫設計說明書；參考資料1：基于運算放大器和集成電路的電路設計2：模擬電子技術3：電路原理 4：數(shù)字電子技術指導教師簽字溫江濤基層教學單位主任簽字說明：此表一式四份，學生、指導教師、基層教學單位、系部各一份。2011年 6 月 23 日 目 錄第1章 摘要4第2章 引言4第3章 電路原理圖5第4章 基于運算放大器的工頻信號陷波器構建64.1理論分析64.2 參數(shù)計算74.3 電路組成8第5章 基于運算放大器的工頻信號陷波器性能測試95.1 multisim 各頻率信號源仿真95.2 數(shù)據(jù)記錄11第6章 結論11心得體會12參考文獻13

3、第1章 摘要本文介紹一種基于運算放大器的工頻信號陷波器的設計與制作，簡要地介紹了工頻信號陷波器的工作原理與設計方案，并詳細地介紹了該陷波器的參數(shù)設計和制作過程，通過multisim的仿真與測試，記錄和分析了該陷波器的工作特性與陷波性能，論證了該陷波器的可行性。 該陷波器陷波性能良好，帶寬較小，電路線路簡單，易于實現(xiàn)，濾波性能方便調整，具有很大的實際應用價值。第2章 引言 工頻陷波器是阻帶寬度較小的帶阻濾波器，它的作用是阻止或濾掉信號中有害分量，達到減少對電路的影響。工頻為一頻率單一且固定的某一信號，工頻通常和二次諧波及高次諧波同時出現(xiàn)。而有時工頻是不需要的，甚至會給其他信號造成很大的干擾。工頻

4、陷波器就是為了很大程度地抑制或阻止該種所不需要工頻信號，同時對其他頻率的信號沒有較大的抑制作用。高性能的工頻陷波器，它應能完全濾除工頻和其高次諧波而不衰減其他諧波。要獲得這樣高的性能，需要q值很高的濾波器，而且調諧必須非常準確，而q值可調雙t型帶阻濾波器的q值達到150，但是q值過高又會影響響應時間，且由于元器件的非理想性 ，q值又不易太大。獲得高性能的工頻陷波器，采用雙t型帶阻濾波器來實現(xiàn)陷波可大大提高其性能指標。工頻陷波器不僅在通信領域里被大量應用，還在自動控制、雷達、聲納、人造衛(wèi)星、儀器儀表測量及計算機技術等領域有著廣泛的應用。第3章 電路原理圖第4章 基于運算放大器的工頻信號陷波器構建

5、4.1理論分析基于運算放大器的工頻信號陷波器設計，用以消除疊加在頻率為1khz以上的測試信號中所包含的50hz工頻信號，即設計中心頻率分別為50hz的窄帶陷波器。輸入信號通過陷波器，然后經(jīng)過反相器輸出，反相器是使輸入輸出有左右的相位差，便于對比輸入輸出波形，從而觀察分析濾波情況。電路構建框圖和最終電路圖如圖4.1.1圖4.1.2所示 反相器 50hz陷波器 輸入 輸出輸出信號信號圖4.1.1基于運算放大器的工頻信號陷波器構建框圖 圖4.1.2基于運算放大器的工頻信號陷波器電路圖滿足指定中心頻率和帶寬要求，基于僅僅需要消除疊加在頻率為1khz以上的測試信號中所包含的50hz工頻信號，為了降低帶寬

6、，則需要選用高品質因數(shù)q的電路，本設計選用q=150，其電路如圖4.1.2所示 該電路的帶阻函數(shù)： (4.1.1) 將上式化成標準形式,則 (4.1.2)令對應系數(shù)相等，通過觀察可得：令，可得 (4.1.3) 4.2 參數(shù)計算 當中心頻率為50hz時，q為最大值150時，則根據(jù)式（1.1.3）取，則可得，由于反向器的放大倍數(shù)為-1所以取4.3 電路組成圖4.3.1 工頻信號有源陷波器multisim仿真電路電路參數(shù)： 第5章 基于運算放大器的工頻信號陷波器性能測試5.1 multisim 各頻率信號源仿真圖5.1.1 =49hz時仿真波形圖圖5.1.2 =50hz時實測波形圖圖5.1.3 =5

7、1hz時實測波形圖5.2 數(shù)據(jù)記錄表5.1.1 =49hz、50hz、51hz時數(shù)據(jù)記錄頻率/hz輸入幅值/v輸出幅值/v衰減/db相位差4954.972-0.0491.0585050.117-32.5991.1935154.896-0.1830.923分析：當頻率為49hz的信號通過陷波器時，由于該頻率小于第一窄帶阻帶的，因此衰減較少，所以該信號能通過陷波器。當頻率為50hz的信號通過陷波器時，由于該頻率等于第一窄帶阻帶的中心頻率，所以該信號不能通過陷波器。當頻率為51hz的信號通過陷波器時，由于該頻率大于第一窄帶阻帶的，因此衰減較少，所以該信號能通過陷波器。第6章 結論本設計采用q值可調雙

8、t型陷波器以消除疊加在頻率為1khz上的測信號中所包含的50hz工頻信號，當頻率50hz的信號通過陷波器時，由于該信號剛好等于陷波器的窄帶阻帶的中心頻率，所以工頻信號不能通過陷波器而被濾掉。而其他頻率信號都處于陷波器的窄阻帶的范圍外，這些信號都能通過陷波器。這樣就消除了測試信號中來自工頻的干擾。心得體會通過為期一周的測控電路課程設計，我的收獲頗豐。首先，拿到“基于運算放大器的工頻信號陷波器設計”這個題目的時候，就著手查詢資料了解這個題目的含義。在之前專業(yè)課理論知識的基礎上，我們又從模糊到熟悉逐漸了解了什么是工頻信號，什么是陷波器。然后面對我們的首要任務，我們的想法，我們的思路是什么？順著這個方

9、向開始我們的工作，因此我覺得，目標和計劃都是很重要的，我們要時刻保持大腦的清醒。在整個過程中，我發(fā)現(xiàn)自己的理論知識的不足，同時所學的知識掌握不牢固，就是通過這次課程設計，不僅拓寬了我的知識面，還鞏固和夯實了所學的理論知識，同時糾正了一些知識點上的錯誤認識和理解。其次，有一些問題，當我們一個人面對的時候可能怎么都想不明白，可是當我們跟其他人一起探討時，好多時候，問題都迎刃而解，可見團隊合作的重要性，而且我們要養(yǎng)成謹慎，認真，踏實，有耐心，堅持的作風，尤其是要親自動手去做，沒有付出是不會有回報的。最后，課設中，我們還學會了multisim仿真軟件的使用，非常有成就感，極大的激發(fā)了我們對新鮮事物學習

10、的興趣，從而以積極的心態(tài)去面對這次課程設計。最后，我通過這次課程設計，使我?guī)ё铻V波器有了更深刻的理解?？傊?，在這一周的時間，一直是有條不紊的進行著，到最后看到我們的努力得到收獲的時候，我們滿懷欣慰。在這次課設中，我們看到了自己的進步，看到了學院領導和老師們對工作的認真負責和對學生的耐心和熱情，所以在以后的課程設計中，我將滿懷激情，更加努力去面對。參考文獻 1. 作者：賽爾吉歐佛朗哥 譯者： 劉樹棠 朱茂林 榮玫 基于運算放大器和模擬集成電路的電路設計 西安交大出版社 2001年2. 邱關源. 電路原理. 高等教育出版社 2008年3.康華光. 模擬電子技術. 高等教育出版社 2008年4.閻石. 數(shù)字電子技術基礎. 高等教育出版社 2009年燕山大學課程設計評審意見表指導教師評語：該生學習態(tài)度 （認真 較認真 不認真） 該生遲到、早退現(xiàn)象 （有 無）該生依賴他人進行設計情況 （有 無）平時成績： 指