基于运算放大器的工频信号陷波器课设.docVIP

目录 第一章 摘要………………………………………………………………………………2 第二章 基于运算放大器的工频信号陷波器设计过程…………………………………2 2.1 设计意义 …………………………………………………………………………2 2.2 理论分析与设计 …………………………………………………………………3 2.2.1 总体分析 ……………………………………………………………………3 2.2.2 具体分析与设计 ……………………………………………………………4 2.3 参数计算 …………………………………………………………………………6 2.4 整体电路 …………………………………………………………………………8 第三章 基于运算放大器的工频信号陷波器性能测试…………………………………8 3.1 multisim 仿真原理图 …………………………………………………………8 3.2 multisim 仿真结果 ……………………………………………………………9 3.2.1 仿真波形图…………………………………………………………………9 3.2.2 仿真数据记录及简要分析…………………………………………………12 第四章 基于运算放大器的工频信号陷波器设计结论…………………………………12 第五章 心得体会…………………………………………………………………………13 参考文献 …………………………………………………………………………………14 第一章 摘要 本说明书介绍了一种基于运算放大器的工频信号陷波器的设计与仿真过程。简要地介绍了工频信号陷波器的设计意义和设计原理，设计采用从整体到部分的方法，先画出总体框图，再对每一个部分进行详细的分析与设计。然后，该说明书详细地介绍了该陷波器的参数计算和电路组成，通过multisim的仿真与测试，记录和分析了该陷波器的工作特性与陷波性能，论证了该陷波器的可行性。 关键字：运算放大器；陷波器；工频信号；仿真 第二章 基于运算放大器的工频信号陷波器设计过程 2.1 设计意义 陷波器也叫带阻滤波器，能保证在其他频率信号不损失的情况下，有效地抑制输入信号中某一频率的干扰。由于我国采用的是50HZ的交流电，所以在平时需要对信号进行采集处理和分析时，经常会存在50HZ工频干扰，对于信号的处理造成很大的干扰。于是，很有必要设计50HZ的陷波器。 此外，工频陷波器不仅在通信领域里被大量应用，还在自动控制、雷达、声纳、人造卫星、仪器仪表测量及计算机技术等领域有着广泛的应用，因此本次课程设计，使我们对现实中的很多装置有了进一步了解。 2.2 理论分析与设计 2.2.1 总体分析 陷波器的实现方法有很多，高性能的工频陷波器，它应能完全滤除工频信号。要获得这样高的性能，需要Q值很高的滤波器，而且调谐必须非常准确，而双T带阻滤波器的Q值接近到150，适合一般低频窄带滤波器设计。因此，本次设计采用电路比较简单，易于实现的双T型陷波器。 基于运算放大器的工频信号双T陷波器设计用以消除叠加在频率为1kHz以上的测试信号中所包含的50Hz工频信号，即设计中心频率分别为50Hz。采用子电路的方法，首先设计中心频率50Hz的双T带阻滤波器，再以放大单元消除传递函数的h0以达到获得原信号设计要求。通过示波器观察输入与输出波形，计算出衰减，进而检验该工频陷波器的性能。 此双T带阻滤波电路分为四个独立的单元： 1. 输入信号； 2. 50Hz双T窄带陷波器； 3. 放大系数为K的放大单元； 4. 输出信号。 电路整体设计框图如图2.2.1所示。 图2.2.1基于运算放大器的工频信号陷波器整体设计框图 2.2.2 具体分析与设计 1.50HZ陷波器分析与设计： 图2.2.2a 50HZ陷波器设计图 如上图，是采用双T型带阻电路设计的50HZ陷波器。 该电路的转移函数： ； 令； ； 将上式化成标准形式,则 其中有：令，可得： 所以双T型带阻电路的设计方程为： 放大单元的分析与设计： 为了实现最后输出的是单位增益，所以放大单元的放大倍数，即,所以得出放大单元的设计方程为： 其设计图如下： 图2.2.2b 放大单元设计图 2.3 参数计算