放大濾波電路設(shè)計(jì)

摘 要
研究目的主要為自主設(shè)計(jì)一個(gè)放大濾波電路，使其滿足相應(yīng)參數(shù)要求，并且在放大器輸出端留有測(cè)試端子。本作品信號(hào)源提供正弦輸入信號(hào)，基本滿足電壓增益40dB可調(diào)、低通濾波器、帶通濾波器設(shè)計(jì)等任務(wù)要求。

關(guān)鍵詞：放大濾波電路、運(yùn)算放大器、濾波器、模擬仿真

目 錄
摘 要 ⅰ
第一章 設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù) 1
1.1 任務(wù) 1
1.2 任務(wù)要求 1
第二章 設(shè)計(jì)方案及工作原理 2
2.1 預(yù)期實(shí)現(xiàn)目標(biāo) 2
2.2 各模塊的論證與選擇 2
2.2.1 放大部分 2
2.2.2 濾波部分 2
2.2.3 電源部分 3
2.2.4 元器件的選擇 3
第三章 必要的調(diào)試與仿真 4
3.1 放大器模塊 4
3.2 濾波器模塊 5
3.2.1 低通濾波器模塊 5
3.2.2 帶通濾波器模塊 6
第四章 總結(jié)與展望 7
參考文獻(xiàn) 8
致謝 9
附錄 10
附錄一 電路原理圖 10
附錄二 AD圖 11
附錄三 PCB圖 12
附錄四 所用元器件清單 13

一、設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)
1.1 任務(wù)

設(shè)計(jì)并制作一個(gè)能夠放大模擬信號(hào)并且通過低通濾波器進(jìn)行電子濾波、通過帶通濾波器，屏蔽其他頻段的電路。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。

圖1.1
1.2 任務(wù)要求

（1）放大器輸入正弦信號(hào)電壓振幅為10mV，電壓增益為40dB可調(diào)，通頻帶為100Hz～40kHz,RL=1k，放大器輸出電壓無明顯失真。
（2）濾波器可設(shè)置為低通濾波器，其-3dB截止頻率fc為15kHz，2fc處放大器與濾波器的總電壓增益不大于30dB。截止頻率的誤差不大于10%。RL=1k。
（3）制作一個(gè)帶通濾波器，中心頻率30kHz，通頻帶5kHz，通帶內(nèi)要求放大器與帶通濾波器的總電壓增益不大于45dB。截止頻率的誤差不大于10%。RL=1k。
（4）所有電路為單電源供電。
（5）正弦輸入信號(hào)由信號(hào)源提供。
（6）放大器輸出端留出測(cè)試端子。

二、設(shè)計(jì)方案及工作原理

正如該賽題所述，主要任務(wù)是設(shè)計(jì)并制作一個(gè)放大濾波電路，故本電路主要由放大部分和濾波部分組成。濾波部分又分為低通濾波部分和帶狀濾波部分。

2.1 預(yù)期實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

設(shè)計(jì)并制作一個(gè)放大濾波電路，單電源供電且又信號(hào)源提供正弦輸入信號(hào)。放大器部分采用模擬信號(hào)放大電路，將信號(hào)的幅度由小放大，達(dá)到放大的效果；濾波部分采用低通濾波器和帶狀濾波器使低于截止頻率的信號(hào)、特定頻段的波通過而屏蔽其他頻段，達(dá)到濾波的效果。

2.2 各模塊的論證與選擇

2.2.1 放大模塊

模擬信號(hào)放大電路是一種最常用，最基本的模擬電子電路。模擬信號(hào)放大電路中放大的概念是將信號(hào)的幅度由小放大，像本次實(shí)驗(yàn)中的實(shí)現(xiàn)電壓的40dB增益。具體電路分解部分如圖2.1。

圖2.1
2.2.2 濾波部分
在有源濾波器中，常常把能通過信號(hào)的頻率范圍定義為通帶，而把受阻或衰減信號(hào)的頻率范圍稱為阻帶，通帶和阻帶的界限頻率稱為截止頻率。低通濾波器（Low-pass filter）是容許低于截止頻率的信號(hào)通過， 但高于截止頻率的信號(hào)不能通過的電子濾波裝置。在本次比賽中，我們運(yùn)用的是二階低通濾波器。相比于一階濾波器，二階的帶外衰減是40db/十倍頻，濾波效果更好，而且二階濾波器電容更容易選擇，對(duì)信號(hào)的干擾更小
帶通濾波器（band-pass filter）是一個(gè)允許特定頻段的波通過同時(shí)屏蔽其他頻段的設(shè)備。

2.2.3 電源部分

由于選取的運(yùn)算放大器為雙電源元件，而比賽規(guī)定只能單電源供電，因此加了電源后在兩個(gè)相等的電阻中加了一個(gè)接地端，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)算放大器需要的雙電源輸入。

2.2.4 元器件選擇

在放大電路模塊中，為了實(shí)現(xiàn)40dB的電壓增益，我們選擇了電阻比為99的兩個(gè)定值電阻分別接在運(yùn)放負(fù)極與輸出端和負(fù)極與地之間。由于當(dāng)前市場(chǎng)在售的電阻規(guī)格有限，我們將最終的電阻選擇為9.9k和100，其中9.9k的電阻由9k和900的電阻等效。為了實(shí)現(xiàn)電壓可調(diào)，我們?cè)诓殚嗁Y料后，采用了200的電位器。在運(yùn)算放大器的選取問題上，我們嘗試了多種規(guī)格，最后選擇了3554BM型號(hào)的運(yùn)算放大器，除了放大效果好之外，該放大器的突出特點(diǎn)是沒有電壓偏置，穩(wěn)定性高。
在濾波電路的選取中，由于電容的規(guī)格較為有限，因此我們先定下了電容的規(guī)格為1nF,隨后再經(jīng)過不同的濾波器的要求，經(jīng)過計(jì)算和多次調(diào)試后確定了各個(gè)電阻的阻值。濾波電路中的運(yùn)算放大器我們依舊選擇了3554BM。
電位器是具有三個(gè)引出端、阻值可按某種變化規(guī)律調(diào)節(jié)的電阻元件。電位器通常由電阻體和可移動(dòng)的電刷組成。當(dāng)電刷沿電阻體移動(dòng)時(shí)，在輸出端即獲得與位移量成一定關(guān)系的電阻值或電壓。電位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后者可視作一可變電阻器，由于它在電路中的作用是獲得與輸入電壓（外加電壓）成一定關(guān)系得輸出電壓，因此稱之為電位器。在本次比賽中，電位器作三端元件使用，實(shí)現(xiàn)電壓增益40dB可調(diào)（即0-100倍可調(diào)）功能。

三、必要的調(diào)試與仿真

3.1 放大器模塊
放大器模塊的測(cè)試電路如圖3.1、測(cè)試數(shù)據(jù)如圖3.2、放大低通帶通交流分析如圖3.3

圖3.1測(cè)試電路

圖3.2測(cè)試數(shù)據(jù)

圖3.3放大低通帶通交流分析

3.2 濾波器模塊

3.2.1 低通濾波器模塊
低通濾波器模塊的測(cè)試電路如圖3.4、測(cè)試數(shù)據(jù)如圖3.5、放大低通帶通交流分析如圖3.6

圖3.4測(cè)試電路

圖3.5測(cè)試數(shù)據(jù)

圖3.6放大低通帶通交流分析

3.2.2 帶通濾波器模塊
帶通濾波器模塊的測(cè)試電路如圖3.7、測(cè)試數(shù)據(jù)如圖3.8、放大低通帶通交流分析如圖3.9

圖3.7測(cè)試電路

圖3.8測(cè)試數(shù)據(jù)

圖3.9放大低通帶通交流分析

參 考 文 獻(xiàn)
1） 專著（教材） 著錄格式： [序號(hào)] 編著者. 書名[M]. 版本，出版地：出版者，出版年. 頁碼.
例：
[1] 臧春華、葛玉藍(lán)、施億平 等. 電子線路設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M]，北京: 高等教育出版社, 2004.7.
[2] Isidori A. Nonlinear control systems[M]. 2nd, New York: Springer Press, 1989. 32~33.
[3]王友仁 、李東新、 姚睿.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教程[M],北京：科學(xué)出版社，2011.2.
[4]吳援明 唐軍 主編,模擬電路分析與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M],北京：科學(xué)出版社，2006
[5]廖惜春 主編,模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M],北京：科學(xué)出版社，2011.11
注：初版書不標(biāo)注版本，頁碼是可選項(xiàng)。
2） 期刊 著錄格式： [序號(hào)] 作者. 題目[J]. 刊名，年，卷（期）：頁碼.
例：
[1] 傅惠民. 二項(xiàng)分布參數(shù)整體推斷方法[J]. 航空學(xué)報(bào)，2000，21（2）： 155~158.
[2] Moustafa G H. Interaction of axisymmetric supersonic twin jets[J]. AIAA J, 1995, 33(5): 871~875.
注：外文期刊的刊名可用簡(jiǎn)稱；請(qǐng)注意標(biāo)注文章的年、卷、期、頁，不要遺漏。
3） 學(xué)位論文 著錄格式：[序號(hào)] 作者. 題目[D]. 地點(diǎn)：單位，年.
例：
[1] 朱剛. 新型流體有限元法及葉輪機(jī)械正反混合問題[D]. 北京：清華大學(xué)，1996.
[2] Sun M. A study of helicopter rotor aerodynamics in ground effect[D]. Princeton: Princeton Univ, 1983.
4） 論文集，會(huì)議錄 著錄格式：[序號(hào)] 主要責(zé)任者. 題名[C]. 出版地：出版者，出版年.
例：
[1] 辛希孟. 信息技術(shù)與信息服務(wù)國(guó)際研討會(huì)論文集：A集[C]. 北京：中國(guó)社會(huì)科學(xué)出版社，1994.
[2] 北京空氣動(dòng)力研究所. 第九屆高超聲速氣動(dòng)力會(huì)議論文集[C]. 北京：北京空氣動(dòng)力研究所，1997.
5） 論文集中析出的文獻(xiàn) 著錄格式：[序號(hào)] 作者. 題目[A]. 見：主編. 論文集名[C]. 論文集名. 出版地：出版者，出版年：頁碼.
例：
[1] 陳永康，李素循，李玉林. 高超聲速流繞雙橢球的實(shí)驗(yàn)研究[A]. 見：北京空氣動(dòng)力研究所編. 第九屆高超聲速氣動(dòng)力會(huì)議論文集[C]. 北京：北京空氣動(dòng)力研究所，1997：9～14.
[2] Peng J, Luo X Z, Jin C J. The study about the dynamics of the approach glide-down path control of the carrier aircraft[A]. In: GONG Yao-nan ed. Proceedings of the Second Asian-Pacific Conference on Aerospace Technology and Science[C]. Beijing: Chinese Society of Aeronautics and Astronautics, 1997: 236～241.
注：會(huì)議文集的出版者可能不是正式的出版社；出版地指出版者所在地，不一定是會(huì)議地點(diǎn)。
6） 科技報(bào)告 著錄格式：[序號(hào)] 作者. 題名[R]. 報(bào)告題名及編號(hào)，出版地：出版者，出版年.
例：
[1] 孔祥福. FD-09風(fēng)洞帶地面板條件下的流場(chǎng)校測(cè)報(bào)告[R]. 北京空氣動(dòng)力研究所技術(shù)報(bào)告 BG7-270，北京：北京空氣動(dòng)力研究所，1989.
[2] Carl E J. Analysis of fatigue, fatigue-crack propagation and fracture data[R]. NASA CR-132332, 1973.
注：對(duì)于NASA報(bào)告，AIAA Paper等航空航天領(lǐng)域知名報(bào)告，出版地和出版者可以省略。
7） 國(guó)際、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)規(guī)范 著錄格式：[序號(hào)] 標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)名稱[S]. 出版地：出版者，出版年.
例：
[1] MIL-E-5007 D, 航空渦輪噴氣和渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)通用規(guī)范[S]. 美國(guó)空軍，1973.
[2] GB 7713-87, 科學(xué)技術(shù)報(bào)告、學(xué)位論文和學(xué)術(shù)論文的編寫格式[S].
注：對(duì)于國(guó)標(biāo)GB等，出版地、出版者和出版年可省略。
8） 專利 著錄格式：[序號(hào)] 設(shè)計(jì)人. 專利題名[P]. 專利國(guó)別：專利號(hào)，公告日
例：
[1] 黎志華，黎志軍. 反饋聲抵消器[P]. 中國(guó)專利：ZL85100748，1986－09－24.

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的放大滤波电路设计的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。