课题一b有源滤波器方案设计书课程方案设计书指导书2013.docVIP

课题1b 有源滤波器设计与分析 本课题的目的 本课题研究有源低通、高通、带通、全通滤波器的设计，并通过仿真和实际电路测试，分析各种滤波器的频率响应和时域响应。通过本课题的设计，主要达到以下几个目的： 掌握有源滤波器的基本原理及设计方法。 深入理解信号频谱和信号滤波的概念，理解滤波器幅频响应和相频响应对信号的影响，了解不同类型滤波器时域响应的特点。 掌握模拟滤波器频域响应的测试方法。 掌握利用Multisim软件进行模拟滤波器设计及仿真的方法。 了解有源滤波器硬件电路的设计、制作、调试过程及步骤。 掌握新一代信号与系统硬件实验平台及虚拟示波器、虚拟信号发生器的操作使用方法。 培养运用所学知识分析和解决实际问题的能力。 型号规格 封装 数量 元件序号 元件安装位置 钽贴片电容 10uF，25V 1206 4 C1，C2，C3，C4 底层（有极性） 贴片电容 0.1uF，50V，X7R，10% 1206 4 C5，C6，C7，C8 底层 贴片电容 0.01uF， ECHU1H103GX5薄膜电容，50V，2% 1206 8 C9，C10，C11，C12，C13，C14，C15，C16 底层 贴片LED 红 0805 1 D1 顶层（有极性） 贴片LED 白 0805 1 D2 顶层（有极性） 贴片LED 绿 0805 1 D3 顶层（有极性） 贴片LED 蓝 0805 1 D4 顶层（有极性） PTC保险丝 50mA 1210 4 F1，F2，F3，F4 底层（无极性） 贴片电阻 15k，1% 1206 1 R1 底层 贴片电阻 6.8k，1% 1206 1 R2 底层 贴片电阻 2k，1% 1206 1 R3 底层 贴片电阻 20k，1% 1206 9 R4，R8，R9，R13，R14，R18，R24，R26，R27 底层 贴片电阻 10k，1% 1206 10 R6，R7，R11，R12，R16，R17，R20，R22，R23，R25 底层 贴片电阻 82k，1% 1206 1 R19 底层 运放 NE5532 SO-8 3 U1，U2，U3 底层 运放 TL084AC SO-14 1 U4 底层 测试环 K1B72 　 9 T0~T8 插线孔 K2A33 　 21 H1~H8GND，Ra1~Ra4，Rb1，Rb2 顶层 DB9公头 焊板式 DB9/F 2 J1，J2 底层 （2）建议元件焊接顺序：底层贴片元件(顶层贴片元件(插线孔K2A33(测试环K1B72(DB9公头。 （3）元件焊接工艺要求： ①元件上有文字标注的贴片器件，除了因引脚排列和极性要求之外，应该尽可能保持文字方向一致，并与PCB板上的丝印文字方向相同。有极性的元件（钽电容，发光二极管等），其阳极位置均已在PCB上以“+”标注，安装时应确保极性正确。 ②除测试环（K1B72）之外，所有元件在焊接时均紧贴PCB板面，位置端正。 ③测试环（K1B72）焊接时，测试环两端在焊接面（底层）的突出量控制在0.5~1mm，焊接后突出部分无需剪除。 ④除特别指出之外，焊接时恒温烙铁温度调至250~280℃为宜。焊点光滑，焊锡量适度，元件焊接牢固可靠，杜绝虚焊。 ⑤DB9公头焊接完成后，将其在顶层引脚的多余突出部分用斜口钳剪除。 （4）插线孔K2A33(用较硬的平板物（或书）压住顶层，避免翻转时元件掉出(连同压住顶层的平板物，将PCB翻转为底层朝上，翻转时确保插线孔不掉出(焊接时，用力压住所焊插线孔附件位置，确保插线孔与PCB顶层紧贴住(将恒温烙铁温度调到380℃左右，先用烙铁加热插线孔元件大约5秒钟，然后再逐渐加入焊锡(焊锡充分融化后，撤除烙铁，用力压住PCB，待焊锡冷却凝固之后（大约需要5秒钟左右）再松开(依次完成各插线孔的焊接。焊接良好的条件下，凝固后焊锡呈现一种里高外低的截顶圆锥状。 6. 有源滤波器电路的调试 （1）完成电路板焊接后，用万用表电阻档检查电路板的±5V、±15V电源、地彼此之间是否有短路情况。确认无误后将电路板插到实验箱上，通电并确认4个电源指示LED（D1~D4）正常点亮。通电过程中若出现异常，应尽快切断实验箱电源。 （2）参照虚拟示波器DSO-3064和虚拟信号发生器DDS-3X25的使用说明（参考文献[4]、[5]），熟悉其PC端软件的基本操作使用方法。 （3）用虚拟信号发生器产生适当的测试信号，作为有源滤波器的输入，调试给滤波器接入适当的可调电阻（各滤波器所用到的可调电阻需外接，从实验箱左侧的“可选外接电阻”区选用），分别检查并确认各滤波器电路工作正常。 7. 有源滤波器电路的测试与分析 参照仿真分析步骤，对每种有源滤波器电路，各选取3组左右可调电阻值，分别进行时域响应和频率响应的测试与分析： （1