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2014年“TI”杯重庆市电子设计竞赛 频率补偿电路 竞赛选题： 频率补偿电路 学 校： 重庆大学城市科技学院 参赛队员： 孙绍丹 徐敏 程莉 摘要 本设计制作了一个频率补偿电路将一个在高频部分衰减了的“模拟某传感器特性 的电路模块”高频部分补偿回来所有频率补偿部分都采用了模拟电路方案实现。传感 器特性的电路模块的模拟根据要求运算放大器A使用TI公司产品高性能音频运算放大 器OPA4134、OPA2277能够做到超低失真,低噪声音频应用完全指定。整个补偿模块实现了在频 率达到100kHz时衰减并有在70kHz前没有明显波动 关键词频率补偿低/高通滤波信噪比单片机显示 目录 摘要 2 目录 3 一、引言 4 1.1、主要任务 4 1.2、设计要求 4 1.2.1、基本要求 4 1.2.2、发挥部分 5 1.3、设计说明 5 二、 系统设计方案论证 6 2.1方案论证与选择 6 2.1.1模拟某传感器特性的电路模块 6 2.1.2高通滤波电路模块 6 2.1.3低通滤波电路模块 6 2.2系统整体的最终方案 6 三、系统软硬件设计和实现 7 3.1硬件电路器件选择与参数选择 7 3.1.1模拟某传感器特性的电路 7 3.1.2高通滤波电路 7 3.1.3 低通滤波电路 图 8 3.1.3 峰值检测电路 9 四、测试数据与结果分析 10 4.1 测试仪器 10 4.2 测试数据 10 4.2.1模拟模块数据记录 10 4.2.2 频率补偿数据记录 11 4.2.3 输出噪声数据记录 11 4.2.4 单片机测试记录 11 五、设计结果总结 12 六、测试总结及改进分析 13 七 参考文献 13 一、引言 1.1、主要任务 设计并制作一个频率补偿电路，补偿“模拟某传感器特性的电路模块”（以下简称“模拟模块”）的高频特性。电路结构如图1所示。 图1 电路结构 图1 声音定位系统结构示意图 1.2、设计要求 1.2.1、基本要求 (1) 按图1所示组装“模拟模块”电路，其中正弦波电压信号发生器可使用普通函数信号发生器。在开关K接Vs的条件下达到如下要求： ①Vs为200Hz、峰峰值为10V时，“模拟模块”输出Vb没有明显失真。 ②以200Hz为基准，Vb的?3dB高频截止频率为4.5 kHz ± 0.5 kHz。 (2) 设计并制作频率补偿电路，使之达到如下要求： ①频率为200Hz时的电压增益A(200Hz)=|Vo/Vs|=1± 0.05。 ②以电压增益A(200Hz)为基准，将A(f)=|Vo/Vs|的?3dB高频截止频率扩展到大于50kHz。 ③以电压增益A(200Hz)为基准，频率0~35kHz范围内的电压增益A(f)的波动在±20%以内。 (3)在达到基本要求(2)的第①、②项指标后，将开关K切换到接地端，输出Vo的噪声均方根电压Vn≤30 mV。 1.2.2、发挥部分 (1) 在达到基本要求(2)的第①项指标后，以电压增益A(200Hz)为基准，将A(f)的?3dB高频截止频率扩展到100kHz ± 5kHz。 (2) 以电压增益A(200Hz)为基准，频率0~70kHz范围内的电压增益A(f)的波动在±10%以内。(3) 在达到基本要求(2)的第①项和发挥部分(1)的指标后，将开关K切换到接地端，输出Vo的噪声均方根电压Vn ≤10 mV。 (4) 其他。 1.3、设计说明 1. 根据频带要求，直流特性和外部元件参数，自选“模拟模块”中的运算放大器A，该运放必须为TI公司产品。 2. 要求“模拟模块”输出Vb的?3dB高频截止频率为4.5 kHz ± 0.5 kHz。如果所测高频截止频率≥6 kHz，则以后项目将不予评测。 3. 根据对高频响应特性的要求，频率补偿电路中插入适当的低通滤波电路可以有效降低输出Vo的高频噪声。此外，还应注意输入电路的屏蔽。 4. 在图1所示开关K切换到接地端的条件下，在T端接入图2(a)所示的电路可简化系统频率特性的测试、调整过程。设定函数信号发生器输出Vt为频率500Hz、峰峰值5V的三角波电压，则输出Vb的波形应近似为方波脉冲。如果频率补偿电路的参数已调整适当，则输出Vo的方波脉冲会接近理想形状。若高频截止频率为fH=50kHz，则输出的方波脉冲上升时间应为tr ≈7μs；若fH=100kHz，则tr ≈3.5μs；tr的定义如图2(b)所示。应用fH·tr ≈0.35的原理，可将系统的频率响应特性调整到所要求的指标。注意：Ci到运放A反相输入端的引线应尽量短，以避免引入额外干扰。 图2 辅助调