基于运算放大器的工频信号陷波器设计 multisim仿真.doc

课程设计（论文）任务书 院（系）：电气工程学院 基层教学单位：仪器科学与工程系 学 号 学生姓名 专业（班级） 设计题目 基于运算放大器的工频信号陷波器设计 设 计 技 术 参 数 设计消除叠加在频率为1kHz以上的测试信号中所包含的50Hz工频信号及其高次谐波（最高5次）信号。 设 计 要 求 1：完成题目的理论设计模型； 2：完成电路的multisim仿真； 工 作 量 1：完成一份设计说明书(其中包括理论设计的相关参数以及仿真结果) 2：提交一份电路原理图； 工 作 计 划 第一周周一到周二，查阅资料； 第一周周三到周五，理论设计； 第二周周一到周三，计算机仿真； 第二周周四到周五，撰写设计说明书并答辩； 参 考 资 料 1：基于运算放大器和集成电路的电路设计 2：模拟电子技术 3：电路原理 4：数字电子技术 5：电子滤波器设计 指导教师签字 基层教学单位主任签字 说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 2010年 6 月 18 日 目 录 第1章 摘要 4 第2章 引言 4 第3章 基于运算放大器的工频信号陷波器构建 5 3.1理论分析 5 3.2 参数计算 8 3.3 电路组成 9 第4章 基于运算放大器的工频信号陷波器性能测试 11 4.1 multisim 各频率信号源仿真 11 4.2 pspice仿真 19 第5章 结论 20 心得体会 20 参考文献 20 第1章 摘要 本文介绍一种基于运算放大器的工频信号陷波器的设计与制作，简要地介绍了工频信号陷波器的工作原理与设计方案，并详细地介绍了该陷波器的参数设计和制作过程，通过multisim和pispice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。 该陷波器陷波性能良好，带宽较小，电路线路简单，易于实现，滤波性能方便调整，具有很大的实际应用价值。 第2章 引言 工频陷波器是阻带宽度较小的带阻滤波器，它的作用是阻止或滤掉信号中有害分量，达到减少对电路的影响。 工频为一频率单一且固定的某一信号，工频通常和二次谐波及高次谐波同时出现。而有时工频是不需要的，甚至会给其他信号造成很大的干扰。工频陷波器就是为了很大程度地抑制或阻止该种所不需要工频信号，同时对其他频率的信号没有较大的抑制作用。本文所采用基于运算放大器的工频信号陷波器的一种设计方法是DABP带阻滤波器的方法。 高性能的工频陷波器，它应能完全滤除工频和其高次谐波而不衰减其他谐波。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DABP带阻滤波器的Q值达到150，适合一般低频窄带滤波器设计。 获得高性能的工频陷波器，采用DABP带阻滤波器来实现陷波可大大提高其性能指标。其实现陷波思路有：先利用DABP带阻滤波器设计每个所要求中心频率的陷波器，然后把各个滤波器串联形成类似于梳状陷波器的带阻滤波器。 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。 第3章 基于运算放大器的工频信号陷波器构建 3.1理论分析 基于运算放大器的工频信号陷波器设计，用以消除叠加在频率为1kHz以上的测试信号中所包含的50Hz工频信号及其高次谐波（最高5次），即设计中心频率分别为50Hz、100Hz、150Hz、200Hz、250Hz的窄带陷波器。采用子电路的方法，首先分为设计中心频率分别为50Hz、100Hz、150Hz、200Hz、250Hz的5个窄带陷波器。然后把5个陷波器串联，以达到设计要求。最后利用放大单元实现单位增益输出。该窄带带阻滤波器分为六个独立的单元： 1. 50Hz窄带陷波器。 2. 100Hz窄带陷波器。 3. 150Hz窄带陷波器。 4. 200Hz窄带陷波器。 5. 250Hz窄带陷波器。 6. 放大系数为K的放大单元。 电路构建框图和最终电路图如图3.1.1图3.1.2所示 图3.1.1基于运算放大器的工频信号陷波器构建框图 图3.1.2基于运算放大器的工频信号陷波器电路图 每个陷波器单元的设计可以独立进行，并满足指定中心频率和带宽要求，基于仅仅需要消除叠加在频率为1kHz以上的测试信号中所包含的50Hz工频信号及其高次谐波（最高5次），为了降低带宽，则需要选用高品质因数Q的电路，本设计选用DABP带阻电路（Q150），其电路如图3.1.2所示 图3.1.3 DABP带阻电路 DABP带