帶通濾波器系統(tǒng)仿真及設計(共12頁)

1、電子電路仿真三級項目信息與電氣工程學院信息(xnx)與電氣工程學院電子電路仿真及設計(shj)CDIO三級項目設計(shj)說明書（2013/2014學年第二學期）題 目 ： 帶通濾波器系統(tǒng)仿真及設計 專業(yè)班級 ： 通信工程 學生姓名 ： 學 號 ： 指導教師 ： 設計周數(shù) ： 2 周 2014年7月11日目 錄1設計(shj)目的與要求21.1設計(shj)目的21.2設計(shj)要求22振蕩器設計22.1振蕩器的組成22.2振蕩器的參數(shù)計算22.3仿真原理圖32.4仿真結(jié)果33帶通濾波器設計43.1濾波器原理43.2方框圖43.3帶通濾波器參數(shù)53.4仿真原理圖53.5仿真結(jié)果64系統(tǒng)整

2、體74.1仿真原理圖74.2仿真結(jié)果75實際結(jié)果106實踐心得117參考文獻11帶通濾波器系統(tǒng)(xtng)仿真及設計1設計目的(md)與要求1.1設計(shj)目的（1）學習電源、振蕩器、二階RC有源帶通濾波器的設計原理；.（2）由電源、振蕩器、濾波器設計指標計算電路元件參數(shù)；（3）設計電源、振蕩器、二階RC有源帶通濾波器；（4）熟練掌握焊接技術(shù)及multisim軟件的應用；（5）測量有源濾波器的幅頻特性。1.2 設計要求（1）設計一個線性電源，根據(jù)整流、濾波、穩(wěn)壓原理設計正負5V直流電源；（2）根據(jù)文氏橋原理設計一正弦波振蕩器，該振蕩器頻率可調(diào)，能滿足該濾波系統(tǒng)的所要求的頻率范圍和幅度，在此

3、基礎上設計帶通濾波器（中心頻率為1kHz、2kHz、3kHz、4kHz、5kHz；通帶內(nèi)增益Ap=15）；（3）設計方法：采用各種電子器件構(gòu)成帶通濾波器電路。（4）畫出有源濾波器的幅頻特性曲線圖；（5）寫出設計報告。2振蕩器的設計2.1振蕩器的組成（1）正反饋環(huán)節(jié):由RC串、并聯(lián)電路構(gòu)成，同時起相位起振作用和選頻作用。同步調(diào)整串并聯(lián)RC諧振電路中的兩個電阻，或者同步調(diào)整兩個電容，可以調(diào)整振蕩頻率，本電路采用的是固定電容值，同時改變兩個電阻來進行振蕩頻率的調(diào)節(jié)。（2）負反饋環(huán)節(jié):由、及二極管等元件構(gòu)成，其中、主要作用是引入負反饋。（3）穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：穩(wěn)幅環(huán)節(jié)是利用兩個反向并聯(lián)二極管、，正向電阻的非線

4、性特性來實現(xiàn)的，二極管要求采用溫度穩(wěn)定性好且特性匹配的硅管，以保證輸出正、負半周波形對稱；的作用是削弱二極管非線性的影響，以改善波形失真。2.2 振蕩器的參數(shù)計算（1）中心(zhngxn)頻率：（2）振蕩(zhndng)范圍：795.4Hz 150.6kHz（3）環(huán)路(hun l)增益：（4）起振條件：即圖2-1 文氏橋正弦波振蕩器電路圖2.3仿真原理圖2.4仿真結(jié)果圖2-2 文氏橋振蕩器起振圖像 （1）起震時的 圖2-3 文氏橋振蕩器穩(wěn)定圖像（2）穩(wěn)定(wndng)時的3濾波器設計(shj)3.1濾波器原理(yunl)濾波器是一種能夠使有用頻率信號通過，而同時抑制（或衰減）無用頻率信號的電子

5、電路或裝置，在工程上常用它來進行信號處理、數(shù)據(jù)傳送或抑制干擾等。有源濾波器是由集成運放、電阻R、電容C組成，其開環(huán)電壓增益和輸入阻抗都很高，輸出阻抗又低，構(gòu)成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用，但因受運算放大器頻率限制，這種濾波器主要用于低頻范圍。3.2方框圖圖3-1 RC有源濾波器方框圖 各部分(b fen)電路的作用：（1）RC網(wǎng)絡的作用在電路中RC網(wǎng)絡起著濾波的作用，濾掉不需要的信號，這樣在對波形的選取上起著至關(guān)重要的作用，通常主要由電阻(dinz)和電容組成。（2）放大器的作用電路中運用了反相(fn xin)輸入運放，同時進行信號的放大。（3）反饋網(wǎng)絡的作用將輸出信號反饋到前

6、級端口，其中的電路稱為反饋網(wǎng)絡，反饋網(wǎng)絡分為正、負反饋。3.3帶通濾波器參數(shù)對于電路的設計中，首先確立帶通濾波器的放大倍數(shù)為2，中心頻率為2kHz，因此，品質(zhì)因數(shù)為20，電容值C為10nF，因此根據(jù)如下公式得電路中相應電阻值與通帶寬帶。（1）的取值（2）的取值（3）的取值（4）通帶寬度本電路的優(yōu)點是品質(zhì)因素高，選擇性好，通帶寬度小，但同時也導致了電路的穩(wěn)定性差。計算的通帶寬度為96.46Hz，上限截止頻率2048.23Hz 下限截止頻率1951.77Hz。圖3-2 帶通濾波器電路3.4仿真原理圖 、組成(z chn)RC網(wǎng)絡，其中、組成二階反饋網(wǎng)絡，UA741CD為集成運放放大器。3.5仿真(

7、fn zhn)結(jié)果（1）電路(dinl)交流分析圖3-3 帶通濾波器交流分析（2）信號波形分析圖3-4 帶通濾波器信號波形分析4系統(tǒng)(xtng)整體圖4-1 振蕩器與濾波器結(jié)合電路4.1仿真(fn zhn)原理圖4.2仿真(fn zhn)結(jié)果圖4-2 滑動變阻器為（1）當，頻率為2.65kHz。（2）當，頻率(pnl)為2.27kHz。圖4-3 滑動變阻器為（3）當，頻率(pnl)為1.99kHz。圖4-4 滑動變阻器（4）當，頻率(pnl)為1.77kHz。圖4-5滑動變阻器（5）當，頻率(pnl)為1.59kHz。圖4-6滑動變阻器5實際(shj)結(jié)果圖5-1滑動變阻器圖5-2滑動變阻器圖

8、5-3滑動變阻器圖5-4滑動變阻器圖5-5滑動變阻器6實踐(shjin)心得 通過為期兩周的實踐課的學習，我們深刻的感受到了理論與實踐相結(jié)合。從上網(wǎng)查資料、學習multisim軟件應用、電路的設計以及調(diào)試，到實際中焊接電路板、示波器的調(diào)試都需要我們小組成員齊心協(xié)力團結(jié)(tunji)合作。不僅提高了我們的自學能力和團結(jié)協(xié)作能力，而且讓我們在實踐中體會到了實際動手能力的快感。 在我們看來，課程設計是實驗的一個升華，它是對我們掌握的課本知識進行(jnxng)的一個總的考察和提升，比理論更具有鍛煉意義，是真正的讓我們將課本的理論知識運用于實踐的過程，讓我們不僅僅是死學知識，更要學會靈活的運用它們。不過雖然是學過的東西，要真正做起來，也并沒那么簡單。了解帶通濾波器與振蕩器的特性之后，結(jié)合題目要求，我們一遍一遍的調(diào)試，最后得到最理想的結(jié)果，設計出了我們所要求的振蕩器、濾波器。整個兩周的課程設計下來，我們最大的體會就是齊心協(xié)力的重要性。無論是在查資料時，還是在相互討論時，都體現(xiàn)了團隊精神的意義，我們一起相互交流，相互合作，不懂的問題相互討論，最后把都不會的匯總起來一起問老師，整個過程相當融洽自然，工作相當順利。7參考文獻1鄭君里.信號與系統(tǒng)J高等教育出版社，20112謝嘉奎.電子線路非線性部分J高等教育出版社，20003宋家友,張友漢.新編電子線路設計實用手冊J福建科學技術(shù)出版社，2007評