二阶低通滤波器课程设计Word格式文档下载.docx

1、第一章 电路设计1.1 集成运算放大器图1是集成运放的符号图，1、2端是信号输入端，3、4是工作电压端，5是输出端，在实际中还有调零端，频率补偿端和偏置端等辅助端。集成运算放大器的输入级通常由差分放大电路组成，因此一般具有两个输入端以及一个输出端。图中标有“+”号的是同相输入端，标有“”号的是反相输入端，当信号从同相端输入时，输出信号和输入信号同相，反之则反相。当集成运放工作在线性区时，它的输入信号电压和输出信号电压的关系是： （1）式中是运放器的放大倍数，是非常大的，可达几十万倍，这是运算放大器和差分放大器的区别，而且集成运放器的两个输入端对地输入阻抗非常高，一般达几百千欧到几兆欧，因此在实

2、际应用中，常常把集成运放器看成是一个“理想运算放大器”。理想运算放大器的两个重要指标为： （1）差模输入阻抗为；（2）开环差模电压增益Aod为。根据这两项指标可知，当理想运算放大器工作在线性区时，因为其输入阻抗为，因此在其两个输入端均没有电流，即在图1中，如同两点被断开一样，这种现象称为“虚断”。又因为，根据输入和输出端的关系：，所以认为运放的同相输入端与反相输入端两点的电压相等，如同将该两点短路一样。这种现象成为“虚短”。“虚短”和“虚断”是理想运放工作在线性区时的两个重要结论，常常作为分析许多运放电路的出发点。当理想运放工作在非线性区时，则“虚短”现象不复存在。图1 集成运算放大器1.2

3、二阶低通电路二阶滤波器基础电路如图2所示：图2 二阶有源低通滤波基础电路它由两节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ff0时（f0 为截止频率），电路的每级RC 电路的相移趋于-90，两级RC 电路的移相到-180，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。传输函数为：令 称为通带增益 称为等

4、效品质因数 称为特征角频率 则上式为二阶低通滤波电路传递函数的典型表达式注：滤波电路才能稳定工作。1.3 课设电路及计算根据本次课设要求，电路工作电压为15V，所以选用LM741芯片作为理想放大器；系统增益为0dB，所以将理想放大器反相输入端直接接到输出端，此时电路等效品质因数Q=0.5；系统带宽10KHz，即=10kHz，所以选取电容值为10nF，由R=得此时电阻值为1.6K。具体电路图如图3所示。图3 protel电路图第二章 所用元器件2.1 电阻采用碳膜电阻器，阻值稳定性较好，阻值范围宽，温度系数较好，成本低，价格便宜。大小为1.6K2.2 电容采用金属化纸介电容器，体积小，容量可做得

5、大，温度系数大，内部纸介击穿后有自愈作用。大小为10nF。2.3 集成运算放大器LM741（1）引脚共8个引脚，其中引脚2和引脚3分别为反相输入端和同相输入端，6为输出端，7、4分别接正、负直流电源，1、5之间接调零电位器，引脚8为空。（2）主要技术指标：参数LM741最小典型最大输入失调电压1.05.0输入失调电压温漂输入失调电流20200输入失调电流温漂输入偏置电流80500输入电阻0.32.0输入电压范围大信号电压增益50输入电压幅度+-12+-10+-14+-13共模抑制比7090转换速率0.5电源电流1.72.8电源电压+-22允许功耗+-500差模输入电压+-30工作温度范围-55

6、125第三章 仿真情况图4 仿真电路图3.1 当输入信号的频率为2kHz（10kHz）时，输出波形与输入波形基本一致。见图5红色为输入波形，橘黄色为输出波形。图5 正常的输入输出波形3.2 当输入信号的频率大于截止频率时，选取f=30kHz，输出信号较输入信号已有明显的衰减。见图6其中红色为输入波形，橘黄色为输出波形，很明显，基本上已经没有输出了。图6 基本全部截止的输出波形3.3 输出函数波特图图7 输出函数波特图第四章 课设总结4.1 心得体会实习了两个星期的，我们学会了很多东西，培养了动手能力也为我们以后的工作打下了良好的基础。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理

7、论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！4.2 个人答辩问题问题：（1）设计所用的集成运算放大器是什么？ （2）频率f是怎么计算的？答： （1）LM741 （2）f=1/（2*pi*R*C）参考文献1康华光，北京：高等教育出版社，2006.12邵毅全 马耀庭 SHA等，二阶有源低通滤波器设计与仿真研究。 学术期刊（激光杂志）2009年3期3朱达群, 施围著，电子电气电路仿真。中国电力出版社 20094郑君里等编著， 信号与系统 。高等教育出版社 2000