低频电路课程设计规划报告.docVIP

二阶低通滤波器 题目的要求和意义 要求：设计一个二阶低通滤波器，电源电压± 5V，滤波器的截止频率 ≤100HZ；通带电压增益Au ≥ 1。 工作：查阅资料，独立完成电路分析和设计。确定设计方案，选择电路器件、计算电路参数使用面包板搭建电路，完成电路调试和指标的测试。 功能：从接收的信号中消除或减弱干扰噪声, 就成为信号传输与处理中十分重要的问题。根据有用信号与噪声的不同特性, 消除或减弱噪声,提取有用信号的过程称为滤波, 滤波器就是实现滤波功能的系统。二阶低通滤波器则是将上定频率以上的信号进行减弱或消除，而对低于一定频率的信号增强的作用。 意义：通过对二阶低通滤波器的设计，使得我们主动去了解并掌握滤波器这方面的知识，而不是为学习而学习，而是为运用而学习，从而激发学习的兴趣，而设计的过程又让我们充分地发挥个人的想象力和思考问题的能力。完成后会使我们体会到解决问题的乐趣。利用面包板连接电路并完成其测试，充分锻炼个人的动手能力，虽然多次试验失败，但并不能使我们放弃，而是细心地检查线路是否连接正确，进一步分析电路设计是否合理，或者考虑另一个更科学的设计方案，并大量查找资料和通过自己所掌握的知识去认证方案的可行性，虽然花费了不少时间，但在这些时间里，已经不知不觉地学到了知识，所以我并不觉得做课程设计是浪费时间的，相反我觉得做课程设计比去上课更容易掌握到有用的知识。 方案的论证和设计 1.概述： 有源滤波器一般由集成运放与RC网络构成，它具有体积小、性能稳定等优点，同时，由于集成运放的增益和输入阻抗都很高，输出阻抗很低，故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用。利用有源滤波器可以突出有用频率的信号，衰减无用频率的信号，抑制干扰和噪声，以达到提高信噪比或选频的目的，因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理。, 也是高阶虑波器的基本组成单元。常用二阶有源低通滤波器的电路型式有压控电压源型、无限增益多路反馈型和双二次型。本次课程设计采用压控电压源型设计课题。 它由两节RC滤波电路和同相比例放大电路组成，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＞＞时（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。其特点是输入阻抗高，输出阻抗低。 3.方案比较 方案1电路图： 方案2：电路图： 以上的两种方案是根据二阶低通滤波器的工作原理去设计的，在理论上，两种方案均可以实验其功能，并达到设计的要求。方案1中有三个电容，其中C3的作用是为了过滤输入信号中的直流分量，电阻R3及R4作用是在输入处提出一定量的正电压，主要原因是电阻容量比较大，只能使用电解电容，而电解电容有正负两极，提供这个正电压是为了保证电解电容的正常工作。而方案是采用最简单的连接方法一个放大电路，两个滤波电路，以达到其要求。但实际操作中，方案2不及方案1那样稳定并且容易操作，故本资次试验采用方案1. 4.具体电路设计对于上图所示的二阶低通滤波器，其传递函数为 式中， 零频增益： 自然角频率为： 阻尼系数为： 为了简化计算，通常选,,则有 , 等效品质因数为: 采用频率归一化的方法，则上述二阶低通滤波器的传递函数为： 电路性能测试与结果分析 在测试中，输入频率f=34.3HZ时，输出电压uo=640mv，所以得通带频率 等效品质因数 通带最大增益： 此时的输入频率:f=19HZ 所民得到的幅频特性曲线如下： 上图为二阶低通滤波器的幅频特性曲线，克服了一阶低通滤波器阻带衰减太慢的缺点。 说 明 一、报告应包括下列主要内容： 概述所作题目的要求和意义、本人所做的工作及系统的主要功能； 方案的论证和设计（有两个以上的方案进行分析比较）(重点内容)电路设计；(重点内容) 电路性能测试与结果分析(重点内容)。 课程设计体会 参考文献要求如下： 论文参考文献类型标识：M-专著（书）； C-论文集； J-期刊文章； D-学位论文； R-报告； S-标准； P-专利； 并放在“论文标题”与“刊名（书名）”之间。文献的标题，作者（仅需给出3位），年、卷、期、起始页码均需给全。参考文献不少于篇，并在文中备注清楚． 例如： [1] 蔡菲娜,刘勤贤,朱根兴等. 数据融合方法在单传感器系统中的应用[J].数据采集与处理.2005，3(1)：88~90 [2] 郑少仁，王海涛，赵志峰等. Ad Hoc网络技术[M].北京:人民邮电出版社，2005 [3] 金纯，许光辰