低频电路课程设计报告----两级晶体管放大电路和二阶低通滤波器.docVIP

报告题目 两级晶体管放大电路和二阶低通滤波器 题目的要求和意义 两级晶体管放大电路要求：设计两级晶体管放大电路，输入信号幅度 ≥20mv, 频率为1KHz，电源电压+5V，要求完成下面的技术指标：a. 电压增益Au ≥50b. 输入电阻Ri ≥2KΩc. 输出电阻Ro ≤50Ω，并改变输入信号的频率（10KHz和100Hz），记录电压增益的变化，探究改变什么元件参数达到上述指标。 二阶低通滤波器要求：设计二阶低通滤波器，电源电压±5V，要求完成下面的技术指标：a. 滤波器的截止频率fH ≤100HZ； b. 通带电压增益Au ≥ 1　； 以及把电源改为单电源+5V供电，并完成上述指标。 本课程的意义在于培养学生根据需要选学参考书，查阅手册，图表和文献资料的自学能力，通过独立思考﹑深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。利用所学过的知识初步掌握工程设计的技能使学生巩固和加深对电路的理论知识滤波器分为无源滤波器与有源滤波器两种无源滤波器:由电感L、电容C及电阻R等无源元件组成有源滤波器: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。图一中，由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。可用在信息处理、数据传输、抑制干扰等方面，但因受运算放大器频带限制，这类滤波器主要用于低频范围。RC滤波环节与同相比例运算电路组成，其中第一级电容C接至输出端，引入适量的正反馈，可以改善幅频特性。 明显的，对于二阶低通滤波器选用方案一：用LM324构成二阶压控电压源低通滤波器能更加快的把高频段的信号衰减掉。二阶有源滤波器是一种信号检测及传递系统中常用的基本电路, 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。我选用的方案是用LM324运算放大器构成二阶压控电压源低通滤波器。下图是二阶有源低通滤波基础电路。 图1.1：二阶有源低通滤波基础电路 本设计主要用的新片是LM324N，如下是详细介绍: 芯片介绍： 产品型号：LM324N1.概述与特点LM324是由四个独立的运算放大器组成的电路。它设计在较宽的电压范围内单电源工作，但亦可在双电源条件下工作。本电路在家用电器上和工业自动化及光、机、电一体化领域中有广泛的应用。其特点如下：●具有宽的单电源或双电源工作电压范围；单电源3V~30V，双电源±1.5V~±15V ●内含相位校正回路, 外围元件少●消耗电流小:Icc=0.6mA (典型值, RL=∞)●输入失调电压低:±2mV (典型值)? ●电压输出范围宽：0V ~ Vcc—1.5V? ●共模输入电压范围宽：0V ~ Vcc—1.5V●封装形式：DIP14 LM324N实物图 图2.1 LM324N管脚图 具体电路设计······························④ ·····························⑤ 由④、⑤可得 ·····························⑥ 由微变等效电路图可得： ····························⑦ 而第二级为共集电极放大电路也称电压跟随器，其电压放大倍数约等于1，所以总的放大倍数为 ······························⑧ 两级晶体管放大电路中，其输出电阻是指第二级的输出电阻，即共集电极的输出电阻，即 ·····························⑨ 根据上面给出的公式，严格按照需要设计电路的参数如下： ，，, , , , , , 然后根据设计的数据，由公式⑦、⑧可计算出电压放大倍数 由②可得输入电阻 由⑨可得输出电阻 而要求是： 电压增益Au ≥50 b. 输入电阻Ri ≥2KΩ c. 输出电阻Ro ≤50Ω 四、电路性能测试与结果分析 图1.3 如图1.3，为电路仿真得出输出波形，取某一时间段内输入输出波形峰峰值，相除得出放大倍数为53.46 输入Vpp(mV) 频率 输出Vpp(V) Au 40 10Hz 1.15 45 40 100Hz 2.08 51 40 200Hz 2.12 51.1 40 300Hz 2.21 52.14 40