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四阶带通滤波器论文[精彩]
评阅教师评语:课程设计成绩
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指导教师签名:
《测控电路及装置》
课 程 设 计 报 告
论文题目:四价带通滤波器设计
学院(系):电子信息与自动化学院测控系
班 级: 2008级73-2班
学生姓名: 刘元东
学 号: 10807030216
指导教师:
时间: 从2011年1月4日 到 2011年1月14日
1、原理与总体方案
1.1 工作原理:带通滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过,而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。
1.2 总体方案
一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带,例如在通带内没有增益或者衰减,并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉,另外,通带外的转换在极小的频率范围完成。实际上,并不存在理想的带通滤波器。滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉,尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。
带通滤波电路的幅频响应与高通、低通滤波电路的幅频响应进行比较,不难发现低通与高通滤波电路相串联,可以构成带通滤波电路,条件是低通滤波电路的截止角频率ωH大于高通滤波电路的截止角频率ωn,两者覆盖的通带就提供了一个带通响应。典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器(如上图)中将其中一级改成高通而成,利用LM324芯片再将两个这样的滤波器串联即得四阶带通滤波器。
其电路性能参数计算如下:
通带增益????
中心频率?
通带宽度?? ?
选择性? ??
而由题目给出 fh =1100HZ fL =900HZ
可得此fo =1000HZ B=200HZ
在中心频率计算公式中自定义给出R1 、R2、C值,又中心频率已知,即可算出R3值;再在通带宽度公式中B、R1、R2、R3、C皆已知,即可得出Rf与R4比值。设计出电路,如硬件设计中电路图。
2、硬件设计
2.1 电路图
如电路图各硬件参数与公式中有(R1=R1、C1=C2=C3=C4=C、R2=R6=R3、R7=R10=R2、R4=R9=Rf 、R3=R8=R4)对应关系:
若给定R1=R1=100K欧、R7=R10=22K欧、R4=R9=Rf=47K欧,据方案中公式即可算得R2=R6=R3=11.5K欧、R3=R8=R4=41K欧,而Q=1000HZ/200HZ=5,图是将两个二阶带通滤波器连接而成四阶带通滤波器。
2.2 芯片LM324介绍
LM324是四运放集成电路,它采用14管脚双列直插塑料(陶瓷)封装,外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互独立。每一组运算放大器可用如下图所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。两个信号输入端中,Vi-(-)为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反;Vi+(+)为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。 HYPERLINK /UploadFile/20098217455364.jpg \o 点击图片看全图 \t _blank
HYPERLINK /UploadFile/20097111599471.jpg \o 点击图片看全图 \t _blank
LM324引脚图
主要参数:
参数名称
测试条件
最小
典型
最大
单位
输入失调电压
U0≈1.4V RS=0
?-
2.0
7.0
mV
输入失调电流
?-
?-
5.0
50
nA
输入偏置电流
?-
?-
45
250
nA
大信号电压增益
U+=15V,RL=5kΩ
88k
100k
?-
-
电源电流
U+=30V,Uo=0,RL=∞
1.5
3.0
?-
mA
共模抑制比
Rs≤10kΩ
65
70
?-
dB
? 由于LM124/LM224/LM324四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用,价格低廉等优点,因此被广泛应用在各种电路中。
3、调试
在仿真软件中按电路仿真后,发现中心频率和通带宽度都有较大偏差,在给定条件下,将要求量反复计算得出为:(电路图各硬件参数与公式中变量对应)R2=R6=R3=11.5K欧、R3=R8=R4=41K欧 。给电路输入正弦信号后,在波特仪中观察相频特性
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