二阶带通滤波器课程设计.doc.doc

一、制作一个1000Hz的正弦波产生电路： 图1.1 正弦波产生电路 1.1 RC桥式振荡电路 RC桥式振荡电路如所示。及R4组成负反馈网络，调节可改变负反馈的反馈系数，从而调节放大的电压增益，使电压增益满足振荡的幅度条件。RC串并联网络与负反馈中的R3、刚好组成一个四臂电桥，电桥的对角线顶点接到放大器A1的两个输入端，桥式振荡电路的名称即由此得来。 分析RC串并联网络的选频特性，根椐正弦波振荡电路的振幅平衡条件，选择合适的放大指标，构成一个完整的振荡电路。 1.2 振荡电路的传递函数 由图（1.1）有 ，＝ 其中，、分别为图1.1中RC串、并联网络的阻值。 得到输入与输出的传递函数： (s)= = （1.1） 由式（1.1）得 取＝＝16k,＝0.01F，则有 1.3 振荡电路分析 就实际的频率而言，可用替换，在时，经RC选频网络传输到运放同相端的电压与同相，这样，放大电路和由Z1和Z2组成的反馈网络刚好形成正反馈系统，可以满足相位平衡条件。 （1.2） 令,且，则式（1.2）变为 （1.3） 由此可得RC串并联选频网络的幅频响应 （1.4） 相频响应 （1.5） 由此可知，当 ，或 时，幅频响应的幅度为最大，即 而相频响应的相位角为零，即 这说明，当时，输出的电压的幅度最大（当输入电压的幅度一定，而频率可调时），并且输出电压时输入电压的1/3，同时输出电压与输入电压同相。 由于电路中存在噪声，它的频谱分布很广，其中也包括有这样一些频率成分。这种微弱的信号，经过放大，通过正反馈的选频网络，使输出幅度愈来愈大，最后受电路中的非线性元件的限制，使振荡幅度自动地稳定下来，开始时，放大电路的放大倍数Av1=1+；为可变阻值的上部分值，为下部分值，当Av1略大于3时，达到稳定平衡状态。因而要通过调节才能输出稳定的正弦波。适当调整负反馈的强弱，使Av1的值在起振时略大于3，达到稳定时Av1=3，其输出波形为正弦波，失真很小。如果Av1的值远大于3，则会因振幅的增长，致使放大器件工作在非线性区域，波形将产生严重的非线性失真。 二极管对A1的输出电压进行限幅再进入比例放大环节调节，W2便可以改变A2的增益，从而改变输出波形的幅值。 为了让输出的波形稳定，应让= 解得 所以应该调到39.8%左右，才产生的最理想的波形。 由图（1.1）可以得出放大器A2的增益 由于,所以 1.92.1 由此可见，滑动变阻器 的调节对放大器的增益影响不大。 二、压控电压源二阶带通滤波器 2.1 压控带通虑波器的传递函数 压控电压源二阶带通滤波器电路如图（2.1）所示，电路的传输函数为： （2.1） 式（2.1）中： 是带通滤波器的中心角频率。、分别为带通滤波器的高、低截止角频率。 中心角频率： （2.2） （2.3） 中心角频率处的电压放大倍数： （2.4） 式（2.4）中， 通带带宽： 或 （2.5） （2.6） 图2.1压控带通滤波电路 设计一个压控电压源二阶带通滤波器，指标要求为：通带中心频率；通带电压放大倍数；通带带宽。 2.2 设计步骤及元器件选择 1）选取图（2.1）压控电压源型二阶带通滤波电路； 2）该电路的传输函数： （2.7） 品质因数： 通带的中心角频率： （2.8） 通带中心角频率处的电压放大倍数： 取 为使电路稳定工作必须要求，取 ， 即 由此可算出电阻 取标称值 将、代入得 将代入式（2.8）得到关于的二次方程： 可解得