新疆大学电子课程设计.docx

新疆大学电子课程设计.docx

《新疆大学电子课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新疆大学电子课程设计.docx（12页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

新疆大学电子课程设计

新疆大学

课程设计报告

所属院系：

电气工程学院

专业：

电气工程及其自动化

课程名称：

电子技术基础A课程设计

设计题目：

有源低通滤波器

班级：

电气12-3

学生姓名：

丁颖

学生学号：

20121802018

指导老师:

常翠宁

完成日期：

2014.6.20

课程设计题目：

有源低通滤波器设计

要求完成的内容：

1.设计一个有源低通滤波器电路，上限频率为2KHz，电压增益为2，包含两种方案，选择一个最佳方案进行实施

2.设计单元电路。

画出单元电路的原理图

3.把各个单元电路连接起来，画出完整电路图

4.利用EDA软件进行仿真与电路调试

5.小结整个设计过程中存在的问题，总结实践经验

指导教师评语：

该生通过查阅相关文献资料和手册，能够综合运用电子技术

课程中所学到的理论知识，并能消化和理解，把理论与实践紧密结

合起来。

具有分析问题和解决问题的能力，较好地完成了设计任务。

评定成绩为：

指导教师签名：

2014年6月20日

有源低通滤波器设计

一、总体方案

1.系统方案框图

设计的有源低通滤波器可分为四个部分，其中包括：

a.输入信号电路，b.滤波电路，c.同相比例运算放大电路，d.信号输出

二、方案

1.方案一：

一阶低通滤波器

一级的选择和比较RC低通电路的输出端再加上一个电压跟随器，使之与负载很好的隔离开来，就构造了一个简单的一阶有源低通滤波电路。

由于电压跟随器的输入阻抗很高、输出阻抗很低，因此，其带负载能力得到加强。

电路图如下：

有源一阶低通滤波器

2.有源二阶低通滤波器

二阶有源低通滤波电路由两节RC滤波器电路和同相比例运算放大电路组成，其特点是输入阻抗高，输出阻抗低。

二阶有源低通滤波器

通过两种方案的比较，方案二比较合适。

在电路中，RC网络起着滤波的作用。

滤掉不需要的信号，这样在对波形的选取上起着至关重要的作用，通常主要由电阻和电容组成。

选用二阶RC有源低通滤波器在集成运放输出到集成运放同相输入之间引入一个负反馈，在不同的频段，反馈的极性不相同，当信号频率f＞＞f0时（f0 为截止频率），电路的每级RC 电路的相移趋于-90º，两级RC 电路的移相到-180º，电路的输出电压与输入电压的相位相反，故此时通过电容C引到集成运放同相端的反馈是负反馈，反馈信号将起着削弱输入信号的作用，使电压放大倍数减小，所以该反馈将使二阶有源低通滤波器的幅频特性高频端迅速衰减，只允许低频端信号通过。

且根据设计要求，在f=10fH时，幅值衰减大于30dB，故选择第二种方案，即二阶有源低通滤波器。

三、单元电路设计

1.二阶RC低通滤波电路的设计与计算

选择R1=R2，C1=C2=7.5nF，截止频率为2KHZ的低通滤波器，设计一个

的运算放大器，所以：

R1=R2=

，

二阶有源低通滤波器

1.同相比例运算放大电路的设计与计算

根据题目要求，因为电压增益为2，则为了减少偏置电路的影响，应该尽可能使加到运算放大同相端对地的直流电阻与加到反相端对地的直流电阻基本相等，即R

=（A-1）R4,R3=R4=10.6KΩ

同相比例运算放大电路

3.运算放大器单元件

运算放大器选择的型号是741型的管子，电路原理图如下图7所示。

该管子的芯片是高增益运算放大器，进行运算前应对直流输出进行调零，调零时，将输入端接地，调零端接入电位器，用直流电压表调节输出电压。

第二管脚是负输入端，第三管脚是同相输入端，第四和第七管脚分别为负直流源输入端和正直流输入端第六管脚为输出端，第八管脚为悬空端，第一管脚和第五管脚是为了提高运算精度。

741型运算放大器

四、总电路图

1.总电路图设计如下：

有源低通滤波器总电路图

2.元件明细表

名称

R3

R4

R5

R6

电阻值（KΩ）

10.6

10.6

10.6

10.6

电容

C1

C2

电容值

7.5nF

7.5nF

五、电路仿真与调试

1.电路仿真

（1）电路仿真得出的波形图如下，因为为低通滤波器，所以波特图如下，由于在选择参数上存在一些误差，所以稍微调节，得出如下图:

波形图

波特图

1.电路调试

（1）在实验室搭建电路，如下图

实验室电路

a.频率为1KHz时波形图如下

b.频率为3Khz时波形图如下，可看出出现截止。

六、小结

1.存在问题与分析

在此次电子技术课程设计过程中，也发现了很多问题。

例如，

（1）阻值的选择中存在的问题，在二阶低通滤波选阻值和电容的时候，给定电容的值和截止频率，根据公式计算电阻的阻值，这点就必须要选择恰当的电容值，计算出的阻值才不会很偏，对实验的结果不会有很大的偏差，我组选择的电容值为7.5nF，所计算出的电阻偏差不是很大。

（2）运算放大器的连接，选择同相比例运算放大器，电压的增益我组选定的是2倍。

回馈电阻

和平衡电阻

的选择时尽可能和二阶电路的电阻值一样，主要是为了减少偏置电流的影响。

（3）波特图存在问题：

波特图展现出来的图形与理论之间存在的误差，但是与理论的解释是一直的，存在的原因有可能是频率和电压的选择，以及内部参数的原因造成的。

（4）在电路调试的过程中，存在检验741型运算放大器是否是好的，所以要搭建一个反相比例运算放大器验证当输入端加入0.5V的电压时，输出端是否为-5V的电压值。

调试过程中依然是存在着误差，要一遍一遍的去验证，去调试。

在接示波器的时候，也要对信号发生器产生的正弦波进行调整，使输出的波为正弦波。

2.收获和体会

通过此次的课程设计，使我对multisim这个软件有了更进一步的加深了解和学习，对今后的电路设计有了很大的帮助，同时对有源低通滤波器的知识也有更深的认识，通过自己的计算和设计，对电路也有了充分的了解，掌握了基础知识，同时也提升了自己的实践技能。

六、参考文献

1.课程小组电子技术基础实验指导书新疆大学电气过程学院2006

2.康光华电子技术基础高等教育出版社2006