模电实验报告设计高通滤波器.docx

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模电实验报告设计高通滤波器

大连理工大学城市学院

模拟电子电路课程设计

设计题目：

高通滤波器

学院：

电子与自动化

专业：

电气工程及其自动化

学生：

包艳艳

同组人：

崔诗瑶,李悠悠

指导教师：

于海霞

完成日期：

2012年10月25

Ⅰ

第一章设计任务

1.1项目名称

1.2项目设计说明

1.2.1设计任务和要求

1.2.2进度安排

1.3项目总体功能图

第二章需求分析

2.1问题基本描述

2.2系统问题分解及功能基本要求

2.3设计原理

2.4分解设计

第三章调试并分析结果

3.1输入说明

3.2仿真预计输出

3.3测试结果记录

3.4测试结果分析

第四章结论

心得体会

参考文献

Ⅱ

第一章设计任务

1.1项目名称：

高通滤波器

本项目的主要内容是设计并实现下限频率是500赫兹，并满足带外每十倍频程大于50分贝衰减的高通滤波器。

该电路将所学的的信号处理电路和信号产生电路应用在其中。

1.2项目设计说明

要用来实现设计高通滤波器。

1.2.1设计任务和要求

设计任务

1.设计一个压控高通滤波器；

2.下限频率为500赫兹；

3.满足带外每十倍频程大于50分贝衰减；

实验要求

1.设计电路、选择元器件并计算理论值；

2.连接电路，分别测量并绘制幅频特性曲线；

1.2.2进度安排

1.查阅资料，了解实验的基本原理；

2.确定设计方案，手绘电路图；

3.然后用Multisim仿真；

4.然后设计制作电路，在实验室操作；

5.电路调试；

Ⅲ

6.写实验报告。

1.3项目总体功能图

第二章需求分析

2.1问题基本描述

题目要求设计一个压控高通滤波器，下限频率为500赫兹，并满足带外每十倍频程大于50分贝衰减的要求。

滤波器的阶数越高，滤波器幅频特性的过渡带越陡，其性能越近似于理想滤波器特性，所以我们选定为二阶高通滤波器。

确定实验电路图，然后让R1和R2的比值小于5。

输入+5V、-5V直流稳压电源。

2.2系统问题分解及功能基本要求

题目中有三个要求

Ⅳ

要求1：

设计一个压控高通滤波器，压控就是输出电压不受负载影响，只受控于受控端的控制电压，就是压控电压源，其受控端输入阻抗为无穷大，输出阻抗（也就是电压源的内阻）为零。

运算放大器的理想模型就是一种压控电压源，而理想晶体管单管放大电路是压控电流源。

要求2：

下限频率为500赫兹，根据ƒ=1/2πRC，得

500=1/2πRC，即RC=1/1000

要求3：

并满足带外每十倍频程大于50分贝衰减，ƒO/ƒ=10，20㏒10|VO/Vi|=50，即|VO/Vi|=316

2.3设计原理

在实际的电子系统中，输入信号往往包含一些不需要的信号成分，必须设法将它衰减

到足够小的程度，或者采用滤波器把有用的信号挑选出来。

滤波器是一种选频电路，它是一种能使有用信号通过，而同时抑制无用频率信号的电子装置。

高通滤波器是用来传输高频信号，抑制或衰减低频信号的电路

Ⅴ

压控高通滤波器通带增益为AV=1+R4/R3

截止频率ƒ=1/2πRC

品质因数Q=1/（3-Avf）

频响表达式AV=Avf/[1-（ƒO/ƒ）2+j/Q（ƒO/ƒ）]

电路选择：

选择的原则是，力求结构简单，调整方便，容易满足指标要求。

2.4分解设计

实验主要分为两个部分：

下限频率是500赫兹、每十倍频程大于50分贝衰减

先达到下限频率是500赫兹，我们已知的是要设计一个下限频率是500赫兹的高通滤波器，所以我们可以通过调试电阻电容的方法对这些数据进行调试，实验主要需要的是对截止频率的测定，因此扫频是这个环节里一个重要的知识点，测截止频率要找到VO的最大值VOPP及对应的信号频率ƒM，按照VOfL=VOPP×0.707计算其数值。

以VOPP对应的频率ƒM为中间点，分别调低信号源的频率，找到VO=VOfL的频率ƒL得到该功放的下限频率为500赫兹即可。

每十倍频程大于50分贝衰减，就是要让ƒ/ƒ0=10，且|VO/Vi|≥316，这样就能满足实验所要求的结果。

第三章调试并分析结果

3.1输入说明

电容C=0.22µf，C1=C2，R3=R4=3KΩ；

ƒ=1/2πRC

R1=100KΩ，R2=68KΩ;

Ⅵ

↓↓↓↓↓

输入输出411地

3.2仿真预计输出

在频率为50赫兹的时候，输出的波形几乎为0，说明达到了高通滤波器的

Ⅶ

作用，阻止了低通波的通过。

在频率为300赫兹的时候，输出波形也已经很小了，且衰减比较明显。

在频率为500赫兹的时候，输出的波形相对来说比较稳定，也达到了我们所希望

的截止频率。

Ⅷ

在频率为700赫兹的时候，输出的波形也是比较稳定的，和波形为500赫兹时候的峰峰值几乎相同。

在频率为1000赫兹的时候，输出的波形也是比较稳定的，和700赫兹时候的峰峰值几乎相同。

Ⅸ

在频率为1500赫兹的时候，输出的波形也比较稳定，和1000赫兹时候的峰峰值几乎相同。

在频率为2000赫兹的时候，输出的波形和1500赫兹时峰峰值完全相同。

Ⅹ

在频率为3000赫兹的时候，输出的波形已经达到了稳定，且一直保持，完全不变，达到了通500赫兹以上频率的要求。

·4.3测试结果记录

由图表可画出f与Vo/Vi的图像，从图像可观察到在大于500HZ后的幅频特性，尽可能平坦，但在500HZ以内衰减不陡峭。

ⅰ

·4.4测试结果分析

结果达到了我们所需要的压控高通滤波器，且下限频率是500赫兹

第四章结论

实验中我们达到了下限频率为500赫兹，但是每十倍频程衰减倍数没有达到我们预期的316倍，我们做出来的结果只有180倍多。

心得体会

实验中，搭建电路图是一个难点，需要对面包板的导通有一个很好的了解。

通过这次实验我们锻炼了自己的动手、思考和解决问题的能力，并且在做实验的同时，也让我们对课本上的知识得到了巩固和加强。

通过本次实验，我发现了我们理论联系实践的能力是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的知识和实践结合起来，从理论中得出结论，才能提高自己的实际动手能力，和思考能力。

参考文献

（1）王鲁云，张辉。

模拟电路实验教程。

大连：

理工大学出版社，2010

ⅱ

（2）王鲁云，张辉。

模拟电路分析与设计。

大连：

理工大学出版社，2010

基础题

项目名称：

低通滤波器

实验任务:

设计一个二阶压控低通滤波器,其上限频率为1500赫兹,并满足带外每十倍频程大于40分贝衰减的要求。

实验原理：

只传输指定频段及1500赫兹之内的信号,抑制其它频段信号.使其输出数值及其过小或者忽略不计.

实验线路：

Ⅴⅰ/v

3.6

3.6

3.6

3.6

3.6

3.6

3.6

3.6

f/HZ

500

700

1000

1500

2000

2500

3000

15000

Ｖｏ/v

2.6

2.8

2.8

2.3

1.95

0.7

0.5

0.2

第五章设计一个红外防盗门禁电路

5.1基本描述

正常情况按开关打开门不报警，有人闯入发出声光报警。

5.2基本要求

5.2.1正常情况按开关打开门不报警；

ⅲ

5.2.2报警采用红灯或绿灯；

5.2.3报警声采用1KHz正弦波；

5.3器件

红外传感器、LM324、发光二极管、蜂鸣器、电阻、电容等。

5.4单元目标

通过本单元实践，了解红外传感器基本使用原理，报警器相关知识，锻炼、培养电子电路的实际应用能力。

5.5电路设计

5.6报警器的使用与设计的介绍

有人来时，红外门禁报警器开始工作，M给VD1输入信号整流，使与非门I获得信号，给C1充电。

如在8s内开锁，则报警电路无反应，①区工作，屏蔽线搭上，绿灯亮通行。

如在8s外，②区开始工作，报警扬声器和红灯发出报警，VL记录报警信号，直到主人按下SB2才恢复正常。

附注：

②区详细分析

报警记录电路：

闪烁发光二级管VL、单向晶闸管VTH、开关SB2、限流电阻R6

报警工作电路：

过与非门Ⅱ后，高电平变成低电平，Ⅲ、Ⅳ进入暂态，VT饱和

ⅳ

后给灯和扬声器充电，发出声音，闪烁红灯。

心得体会

一开始接触这个题目，头脑中没什么概念，思绪也有些模糊不定，但通过老师的启迪，我对这个课题有了很好的了解，接下来通过查资料和同学的帮助让我有了初步设计思路，受益匪浅。

实验成功是由组员的共同努力，大家不断思考，勇于创新，不断切换电路，积极操作得来的，其中也得到了指导老师及同学的帮助。

参考文献

吴俊芹主编，电子技术实训与课程设计[CIP]，北京:

机械工程出版社，2009.4

ⅴ