二階低通濾波器(課程設計)

學習文檔僅供參考學習文檔僅供參考學習文檔僅供參考學習文檔僅供參考學號08700109關冷戒市嶷強號.模擬電子技術基礎設計說明書二階低通濾波器起止日期：起10年12月24日至起止年12月31日學生班級成績指導教師（簽字）電子與信息工程系2011年1月2日目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章 電路設計 1\o"CurrentDocument"集成運算放大器 1\o"CurrentDocument"二階低通電路 1\o"CurrentDocument"課設電路及計算 3\o"CurrentDocument"第二章所用元器件 3電阻 3電容 3集成運算放大器LM741 4\o"CurrentDocument"第三章仿真情況 5\o"CurrentDocument"第四章課設總結(jié) 7\o"CurrentDocument"心得體會 7\o"CurrentDocument"個人答辯問題 7\o"CurrentDocument"參考文獻 8學習文檔僅供參考學習文檔僅供參考學習文檔僅供參考學習文檔僅供參考第一章電路設計集成運算放大器圖1是集成運放的符號圖，1、2端是信號輸入端，3、4是工作電壓端，5是輸出端，在實際中還有調(diào)零端，頻率補償端和偏置端等輔助端。集成運算放大器的輸入級通常由差分放大電路組成，因此一般具有兩個輸入端以及一個輸出端。圖中標有“+”號的是同相輸入端，標有“一”號的是反相輸入端，當信號從同相端輸入時，輸出信號和輸入信號同相，反之則反相。當集成運放工作在線性區(qū)時，它的輸入信號電壓和輸出信號電壓的關系是：UU—U;一 〔1〕pAAod式中A是運放器的放大倍數(shù)，A是非常大的，可達幾十萬倍，這是運算放大器和差od od分放大器的區(qū)別，而且集成運放器的兩個輸入端對地輸入阻抗非常高，一般達幾百千歐到幾兆歐，因此在實際應用中，常常把集成運放器看成是一個“理想運算放大器”。理想運算放大器的兩個重要指標為：〔1〕差模輸入阻抗為8；〔2〕開環(huán)差模電壓增益Aod為8。根據(jù)這兩項指標可知，當理想運算放大器工作在線性區(qū)時，因為其輸入阻抗為8,因此在其兩個輸入端均沒有電流，即在圖1中I=I=0,如同兩點被斷開一樣，這種現(xiàn)象稱1 2為“虛斷”。, U又因為A=8,根據(jù)輸入和輸出端的關系：U-U=丁,所以認為運放的同相od pnAod輸入端與反相輸入端兩點的電壓相等，如同將該兩點短路一樣。這種現(xiàn)象成為“虛短”。“虛短”和“虛斷”是理想運放工作在線性區(qū)時的兩個重要結(jié)論，常常作為分析許多運放電路的出發(fā)點。當理想運放工作在非線性區(qū)時，則“虛短”現(xiàn)象不復存在。111 ?同相輸入端― 反相輸入端4口-圖1集成運算放大器二階低通電路二階濾波器基礎電路如圖2所示:

圖2 圖2 二階有源低通濾波基礎電路它由兩節(jié)RC濾波電路和同相比例放大電路組成，在集成運放輸出到集成運放同相輸入之間引入一個負反饋，在不同的頻段，反饋的極性不相同，當信號頻率f>>f0時〔f0為截止頻率〕，電路的每級RC電路的相移趨于-90°,兩級RC電路的移相到-180°,電路的輸出電壓與輸入電壓的相位相反，故此時通過電容c引到集成運放同相端的反饋是負反饋，反饋信號將起著削弱輸入信號的作用，使電壓放大倍數(shù)減小，所以該反饋將使二階有源低通濾波器的幅頻特性高頻端迅速衰減，只允許低頻端信號通過。其特點是輸入阻抗高，輸出阻抗低。V」V」(S)A(s)=-o—v(s)iA VF 1+(3-A)sCR+(sCR)2VF令A=A 稱為通帶增益0 VFQ=-^―稱為等效品質(zhì)因數(shù)3—AVF13= 稱為特征角頻率cRCA32則A(s)= 3s2+——ns+32Q。上式為二階低通濾波電路傳遞函數(shù)的典型表達式注：當3-A>0,即A<3時濾波電路才能穩(wěn)定工作。VF VF

1.3課設電路及計算根據(jù)本次課設要求，電路工作電壓為15V,所以選用LM741芯片作為理想放大器；系統(tǒng)增益為OdB,所以將理想放大器反相輸入端直接接到輸出端，此時電路等效品質(zhì)因數(shù)Q=0.5；系統(tǒng)帶寬lOKHz,1.6KQ。即/=系統(tǒng)帶寬lOKHz,1.6KQ。即/=10kHz,所以選取電容值為10nF,由區(qū)=1-——得此時電阻值為2兀fc0體電路圖如圖3所示第二章所用元器件電阻采用碳膜電阻器，阻值穩(wěn)定性較好，阻值范圍寬，溫度系數(shù)較好，成本低，價格廉價。大小為1.6K。。電容采用金屬化紙介電容器，體積小，容量可做得大，溫度系數(shù)大，內(nèi)部紙介擊穿后有自愈作用。大小為10nF。學習文檔僅供參考學習文檔僅供參考學習文檔僅供參考學習文檔僅供參考學習文檔僅供參考學習文檔僅供參考集成運算放大器LM741〔1〕引腳共8個引腳，其中引腳2和引腳3分別為反相輸入端和同相輸入端，6為輸出端，7、4分別接正、負直流電源，1、5之間接調(diào)零電位器，引腳8為空?！?〕主要技術指標：參數(shù)LM741最小典型最大輸入失調(diào)電壓1.05.0輸入失調(diào)電壓溫漂輸入失調(diào)電流20200輸入失調(diào)電流溫漂輸入偏置電流80500輸入電阻0.32.0輸入電壓范圍大信號電壓增益50200輸入電壓幅度+-12+-10+-14+-13共模抑制比7090轉(zhuǎn)換速率0.5電源電流1.72.8電源電壓+-22允許功耗+-500差模輸入電壓+-30工作溫度范圍-55~125

第三章仿真情況■XSC1C1U1■■[-WV-1.6liQ□UT4C210hFIN4-■XSC1C1U1■■[-WV-1.6liQ□UT4C210hFIN4-心2圖4仿真電路圖當輸入信號的頻率為2kHz〔＜10kHz〕時，輸出波形與輸入波形基本一致。見圖5紅色為輸入波形，橘黃色為輸出波形?！善樾盘柊l(fā)生爵XFG1nF‘郎崎信號發(fā)生爵XFG1nF圖5正常的輸入輸出波形當輸入信號的頻率大于截止頻率時，選取f=30kHz,輸出信號較輸入信號已有明顯的衰減。見圖6其中紅色為輸入波形，橘黃色為輸出波形，很明顯，基本上已經(jīng)沒有輸出了。嚕示波器-XSC1圖6嚕示波器-XSC1圖6基本全部截止的輸出波形學習文檔僅供參考學習文檔僅供參考學習文檔僅供參考學習文檔僅供參考3.3輸出函數(shù)波特圖圖7輸出函數(shù)波特圖第四章課設總結(jié)心得體會實習了兩個星期的，我們學會了很多東西，培養(yǎng)了動手能力也為我們以后的工作打下了良好的基礎。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多專業(yè)知識問題，最后在老師的辛勤指導下，終于游逆而解。同時，在老師的身上我們學也到很多實用的知識，在次我們表示感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位指導老師再次表示忠心的感謝！個人答辯問題問題：〔1〕設計所用的集成運算放大器是什么？〔2〕頻率f是怎么