低通濾波電路

1、一、低通濾波器的電路原理分析和計(jì)算1）起源感量，這就必然增加電感元件的體積，重量與成本。這種矛盾在低頻時(shí)尤為突出。為了解決這一矛盾，五十年代有人提出用由電阻、電容與晶體管組成的有源網(wǎng)絡(luò)替代電感元件，由此產(chǎn)生了用有源元件和無源元件(一般是R和C)共同組成的電濾波器，稱為有源濾波器。六十年代末由分立元件組成的有源濾波器得到應(yīng)用。七十年代以來，由薄膜電容、薄膜電阻和硅集成電路運(yùn)算放大器構(gòu)成的薄膜混合集成電路提供了大量質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的小型和微型有源RC濾波器。集成電路技術(shù)的出現(xiàn)和迅速發(fā)展給有源濾波器賦予巨大的生命力。集成電路有源濾波器不但從根本上克服了R、L、C無源濾波器在低頻時(shí)存在的體積和重量上的嚴(yán)重問題

2、，而且成本低、質(zhì)量可靠及寄生影響小。和無源濾波器相比，它的設(shè)計(jì)和調(diào)整過程較簡便，此外還能提供增益。當(dāng)然，有源濾波器也有如下缺點(diǎn)：1由于有源元件固有的帶寬限制，使絕大多數(shù)有源濾波器僅限于音頻范圍(f20KHZ)內(nèi)應(yīng)用，而無源濾波器沒有這種上界頻率限制，適用的頻率范圍可高達(dá)500MHZ。2生產(chǎn)工藝和環(huán)境變化所造成的元件偏差對(duì)有源濾波器的影響較大。3有源元件要消耗功率。盡管如此，在聲頻(f4KHZ)范圍內(nèi)有源濾波器在經(jīng)濟(jì)和性能上要比無源濾波器優(yōu)越得多，因此在世界各國先進(jìn)的電話通信系統(tǒng)中得到極其廣泛的應(yīng)用。2）電路原理講解及其原理圖在本次試驗(yàn)中設(shè)計(jì)一個(gè)有源低通濾波器，截止頻率fC=1kHz,通帶電壓放

3、大倍數(shù)：Auo=2,在f = 10fc時(shí)，要求幅度衰減大于30dB3）壓控電壓源二階低通濾波電路計(jì)算電路如圖1所示。其傳輸函數(shù)為： 其歸一化的傳輸函數(shù)： 其中： ，為品質(zhì)因數(shù)通帶內(nèi)的電壓放大倍數(shù)： 濾波器的截止角頻率：為了減少輸入偏置電流及其漂移對(duì)電路的影響，應(yīng)使： 將上述方程與 聯(lián)立求解，可得：為了使運(yùn)放輸入端對(duì)地電阻平衡,在求解電路參數(shù)時(shí),還要外加一個(gè)等式R1+R2=R3/R。若在給定有源二階低通濾波器的截止頻率為fc=2kHz，電壓增益為Av=2，品質(zhì)因素為Q=0.707 的情況下，選擇集成運(yùn)放的型號(hào)為A741，并取電容C=0.01F，然后將C=0.01F，Q=0.707，Av=2，F(xiàn)c

4、=2kHz 已知條件代入上述求出的性能參數(shù)方程和R1+R2=R3/R4，表達(dá)式就構(gòu)成了四元三次方程組。解該方程組得電路參數(shù)為R1=5.63K,R2=11.25K R3=R4=33.76K，C1=C=0.01F二、仿真驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果在Multisim 10軟件下仿真的波形圖： 圖2 輸入輸出信號(hào)波形幅頻特性曲線：圖3 幅頻特性曲線本次試驗(yàn)要求的截止頻率fC=1kHz，在f = 10fc時(shí)，要求幅度衰減大于30dB，根據(jù)仿真的數(shù)據(jù)可知基本上符合。三、設(shè)計(jì)總結(jié)與心得體會(huì)在做實(shí)驗(yàn)前,一定要將課本上的知識(shí)吃透,因?yàn)檫@是做實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),否則,在老師講解時(shí)就會(huì)聽不懂,這將使你在做實(shí)驗(yàn)時(shí)的難度加大,浪費(fèi)做實(shí)驗(yàn)的寶

5、貴時(shí)間.做實(shí)驗(yàn)時(shí),一定要親力親為,務(wù)必要將每個(gè)步驟,每個(gè)細(xì)節(jié)弄清楚,弄明白,實(shí)驗(yàn)后,還要復(fù)習(xí),思考,這樣,你的印象才深刻,記得才牢固,否則,過后不久你就會(huì)忘得一干二凈,這還不如不做.老師將一些課本上沒有的知識(shí)教給我們,拓寬我們的眼界,使我們認(rèn)識(shí)到這門課程在生活中的應(yīng)用是那么的廣泛.通過這次測試技術(shù)的實(shí)驗(yàn),使我學(xué)到了不少實(shí)用的知識(shí),更重要的是,做實(shí)驗(yàn)的過程,思考問題的方法,這與做其他的實(shí)驗(yàn)是通用的,真正使我們受益匪淺. 在實(shí)驗(yàn)的過程中我們要培養(yǎng)自己的獨(dú)立分析問題，和解決問題的能力。培養(yǎng)這種能力的前題是你對(duì)每次實(shí)驗(yàn)的態(tài)度。如果你在實(shí)驗(yàn)這方面很隨便，抱著等老師教你怎么做，拿同學(xué)的報(bào)告去抄，盡管你的成

6、績會(huì)很高，但對(duì)將來工作是不利的。比如在做回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)老師檢查，我們的時(shí)域圖波形不太合要求，我首先是改變振動(dòng)的加速度，發(fā)現(xiàn)不行，再改變采樣頻率及采樣點(diǎn)數(shù)，發(fā)現(xiàn)有所改善，然后不斷提高逼近，最后解決問題，興奮異常。在寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)于思考題，有很多不懂，于是去問老師，老師的啟發(fā)了我，其實(shí)答案早就擺在報(bào)告中的公式，電路圖中，自己要學(xué)會(huì)思考。在以后的學(xué)習(xí)中，我們會(huì)不斷的摸索，不斷實(shí)踐，更好的利用各種手段幫助我們提高，使我們更好的理解所學(xué)的知識(shí)，彌補(bǔ)實(shí)踐的不足，由理論聯(lián)系到實(shí)際，深入了解科學(xué)的奧秘，真正的把知識(shí)吸收為自己的東西，以達(dá)到學(xué)以致用的目的。四、參考文獻(xiàn)1 高頻電路設(shè)計(jì)與制作，何中庸譯，科學(xué)出版社2 模擬電子線路，謝沅清主編，成都電子科大3 高