電子系統(tǒng)仿真實驗報告V10

1、xxxx大學(xué)本科實驗報告題目：有源帶通濾波器課程名稱：學(xué)院（系）：專業(yè)：班級：學(xué)生姓名：學(xué)號：完成日期：成績：201x年12月20日一、實驗?zāi)康脑O(shè)計一個有源帶通濾波電路.要求：1）信號通過頻率范圍在100hz至lj 10khz之間；2）濾波電路在lkllz的幅頻響應(yīng)必須在±ldb范圍內(nèi)，而且在 1oohz至10khz濾波電路的幅頻衰減當(dāng)在lkhz時值的±3db 范圍內(nèi)；3）在10hz吋幅頻衰減應(yīng)為26db，而在100khz吋幅頻衰減至少 為 16dbo二、實驗原理和內(nèi)容1）電路組成原理帶通濾波器是由低通濾波器和高通濾波器串聯(lián)組成的，條件 是低通濾波器的截止頻率oh大于高通濾

2、波器的截止角頻率 l，兩者覆蓋的帶通就提供了一個帶通相應(yīng)。低通. 高通. >vo(a)帶通濾波器電路構(gòu)成示意低通co高通帶通aco(2)、這是一個帶通頻率范圍約為100hz10khz的帶通 濾波電路。根據(jù)題意，在10hz時幅頻衰減應(yīng)為26db,而在 100khz時幅頻衰減至少為16db。因此可以選擇一個二階低通 濾波電路的截止頻率/h=10khz，一個二階高通濾波器的截止 頻率a-ioohz,有源器件采用運放cf412,將這兩個濾波電路串聯(lián) 如圖(a)所示，就構(gòu)成了所要求的帶通濾波電路。由表可以找到二階巴爾沃斯濾波器的avfi-l 586,因此， 由兩級串聯(lián)的帶通濾波器的帶通電壓增益(a

3、vfi ) 2=(1.586)2=2.515,由于所需要的帶通增益為odb,因此在低 通濾波器輸入部分加了一個由電阻rl、r2組成的分壓器。2)元件參數(shù)的選擇和計算在選用元件時，應(yīng)當(dāng)考慮由于原件參數(shù)值誤差對傳遞函 數(shù)存在影響?，F(xiàn)規(guī)定選擇電阻值的容差為1%，電容值的容差 為5%。由于每一電路包含若干電阻器和兩個電容器，預(yù)計實 際截止頻率可能存在較大的誤差(也許是±10%)。力確保在 100hz和lokhz處的衰減不大于3dbo現(xiàn)以額定頻率90hz和 11khz進行設(shè)計。前已經(jīng)指出，在運放電路中的電阻不宜選擇過大或太小。 一般為幾千歐至幾十千歐較合適。因此，選擇低通濾波電路的電容值為lo

4、oopf，對于高通級電路的電容值為0. 1 uf。然 后由式1 / (rc)可計算出精確的電阻值。對于低通級，由于已知c=1000pf 和/ifllkhz，由式 oc=l/(rc)算得r3=14.47kq，現(xiàn)選擇標(biāo)準(zhǔn)電阻值r3=14. 0kqo 對于高通級可作同樣的計算。由于00. 1 uf和人=90此，可以 求得 r7=r818kqo考慮到已知avf1=1. 586,同時盡量要使運放同相輸入端和 反相輸入端對地的直流電阻基本相等，現(xiàn)選擇r5=68kq , r10=82kq,由此計算出 r4=(avpi-l)r539. 8kq,r9= (avf-1) r1048kq,其容差為 1%。設(shè)計完成的

5、電路如圖(a)所示。信號源通過r1和r2 進行衰減，它的戴維寧電阻是r1/r2,這個電阻應(yīng)當(dāng)?shù)扔诘?通級電阻k3c14kq)。因此，有r1r2/ (r1+r2) r3=14kq(1.1)由于整個濾波電路通帶增益是電壓分壓器比值和濾波器部分 增益的乘積，且應(yīng)等于單位增益，故有r2/ (r1+r2) * (avn) 2=r2/ (r1+r2) *2. 515=1(1.2)聯(lián)解式(1.1)和(1.2)，并選擇容差為1%的額定電阻值， 得 rl=35. 7kq 和 r2=23. 2k q o三、主要儀器設(shè)備本實驗用multisini 10.0進行仿真。四、實驗步驟及操作方法1. 在multisim 1

6、0.0軟件上連好如圖所示的電路。2. 為確保電路參數(shù)滿足技術(shù)要求，用蒙特卡洛方法，隨機地 對圖示電路元件參數(shù)輸入信號，選擇20組不同頻率輸入, 在示波器上觀察輸出信號的頻率和振幅，做出帶通濾波器 的幅頻響應(yīng)曲線。五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理(1) 實驗截圖如下所示:(a):輸入50hz，loomv信號時的輸出電壓幅度s3倫萬用表-xmm1s' agilent 說4以 mtttr029.2524 mvac米senmz ratio r<fhiifimtvifh氣羅hifunctionmathlo mv;oc 1ac 1h 4wdbdc v j ac v | ft w | f'<

7、;q |叫nuimnom»x3apower*« a on0nz0ffm8nurk,hranoi /moits±i i_t u, ±j mi ishiftchoiceslevelenter twolocal(b)輸入為10khz, loomv信號時輸出電壓幅度fes倫萬用表-xmm1來agilent 64oitm«iti (mt<r075.6526 mvacfunctionoc 1ac 1q 4wakimpc v | ac v |0 w |齊'"|叫 null |?<xer<m/0«rbrurk4ll

8、 vernoe z mbits4ssatttozhm< >u-1 avto/ i m4<lj，choice5leveu ： i vcmtcrtwobomlocal(c)、輸入信號為500hz、loomv時的波特r波今s示儀-xbpii14w sm<zfutio mfhilov3-h ,氣樣h!0lo3afm«j ooptml如下所示:±j 20khz1.881 db | +p 格人 p +<?格出 p :(2) 、實驗數(shù)據(jù)記錄：輸入信號電壓幅度：v>womv/hz120406080100300500700900vo/mv1. 14.919

9、.340.0617696969696vo/vi0.010.050.20.40.60. 76111120lg|v0/vj/db- 40-26-14- 8-4-2.40000lk3k5k7k9k10k30k60k80k100k969694908175133.21.81.21110.90.80. 750. 130. 030. 020. 01000-1-2-2. 5-18-30-3440(3)、帶通濾波電路幅頻響應(yīng)波特圖由上表所記錄和整理的實驗數(shù)據(jù)畫出帶通濾波器幅頻響應(yīng)波特圖如 下圖所示：2olg|vo/vi|/db/hz幅頻響應(yīng)曲線六、實驗結(jié)果與分析通過multisim 10. 0仿真，可以看到帶通

10、濾波器的通頻帶在 100hz 到 10khz 之間(1):當(dāng)輸入的信號的頻率在1hz到100hz吋，當(dāng)輸入頻率由 高到低變化時，通過示波器可以觀察到在輸入信號電壓值大小不 變的情況下，其輸岀電壓幅度逐漸的減小，即輸出信號逐漸減弱有幅頻響應(yīng)波特圖可以得到：在10hz吋幅頻衰減大約為26db.(2):改變輸入信號的頻率，保持其電壓幅度不變，當(dāng)輸入信號頻 率在100hz至ijlokhz時，隨著頻率的增加，通過示波器可以觀測 到輸出電壓幅度基本保持不變，即輸出信號沒存衰減。由得到的 幅頻響應(yīng)波特圖可以看到：濾波電路在1khz的幅頻響應(yīng)大約在 +ldb到-db范圍內(nèi)，而在100hz到10khz濾波電路的

11、幅頻衰減是 在1khz時值的3db到-3db范圍。(3) :當(dāng)輸入信號的頻率大于10k11z時，隨著輸入信號頻率的 增大，其輸出信號電壓幅度逐漸減小，當(dāng)輸入頻率為100khz時, 其幅頻衰減大約為_35db。由上分析知，該設(shè)計滿足濾波電路的技術(shù)要求，達到了實驗?zāi)康?。七、實驗體會通過這次試驗掌握了電子系統(tǒng)仿真軟件multisim的基本使用 方法和技巧，復(fù)習(xí)和鞏固了相關(guān)理論課的有關(guān)知識。在本次電子系 統(tǒng)仿真實驗中，由最初的選題到相關(guān)電路的設(shè)計和分析，到電路的 仿真和實驗結(jié)果的分析，遇到了很多問題，通過團隊大家的一起努 力和協(xié)作，最終完成了實驗。雖然這次實驗的選題相對來說比較簡 單，操作和分析上沒存太大的問題，但通過自