二阶低通滤波器(课程设计)

学习文档仅供参考学习文档仅供参考学习文档仅供参考学习文档仅供参考学号08700109关冷戒市嶷强号.模拟电子技术基础设计说明书二阶低通滤波器起止日期：起10年12月24日至起止年12月31日学生班级成绩指导教师（签字）电子与信息工程系2011年1月2日目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章 电路设计 1\o"CurrentDocument"集成运算放大器 1\o"CurrentDocument"二阶低通电路 1\o"CurrentDocument"课设电路及计算 3\o"CurrentDocument"第二章所用元器件 3电阻 3电容 3集成运算放大器LM741 4\o"CurrentDocument"第三章仿真情况 5\o"CurrentDocument"第四章课设总结 7\o"CurrentDocument"心得体会 7\o"CurrentDocument"个人答辩问题 7\o"CurrentDocument"参考文献 8学习文档仅供参考学习文档仅供参考学习文档仅供参考学习文档仅供参考第一章电路设计集成运算放大器图1是集成运放的符号图，1、2端是信号输入端，3、4是工作电压端，5是输出端，在实际中还有调零端，频率补偿端和偏置端等辅助端。集成运算放大器的输入级通常由差分放大电路组成，因此一般具有两个输入端以及一个输出端。图中标有“+”号的是同相输入端，标有“一”号的是反相输入端，当信号从同相端输入时，输出信号和输入信号同相，反之则反相。当集成运放工作在线性区时，它的输入信号电压和输出信号电压的关系是：UU—U;一 〔1〕pAAod式中A是运放器的放大倍数，A是非常大的，可达几十万倍，这是运算放大器和差od od分放大器的区别，而且集成运放器的两个输入端对地输入阻抗非常高，一般达几百千欧到几兆欧，因此在实际应用中，常常把集成运放器看成是一个“理想运算放大器”。理想运算放大器的两个重要指标为：〔1〕差模输入阻抗为8；〔2〕开环差模电压增益Aod为8。根据这两项指标可知，当理想运算放大器工作在线性区时，因为其输入阻抗为8,因此在其两个输入端均没有电流，即在图1中I=I=0,如同两点被断开一样，这种现象称1 2为“虚断”。, U又因为A=8,根据输入和输出端的关系：U-U=丁,所以认为运放的同相od pnAod输入端与反相输入端两点的电压相等，如同将该两点短路一样。这种现象成为“虚短”。“虚短”和“虚断”是理想运放工作在线性区时的两个重要结论，常常作为分析许多运放电路的出发点。当理想运放工作在非线性区时，则“虚短”现象不复存在。111 ►同相输入端― 反相输入端4口-图1集成运算放大器二阶低通电路二阶滤波器基础电路如图2所示:

图2 图2 二阶有源低通滤波基础电路它由两节RC滤波电路和同相比例放大电路组成，在集成运放输出到集成运放同相输入之间引入一个负反馈，在不同的频段，反馈的极性不相同，当信号频率f>>f0时〔f0为截止频率〕，电路的每级RC电路的相移趋于-90°,两级RC电路的移相到-180°,电路的输出电压与输入电压的相位相反，故此时通过电容c引到集成运放同相端的反馈是负反馈，反馈信号将起着削弱输入信号的作用，使电压放大倍数减小，所以该反馈将使二阶有源低通滤波器的幅频特性高频端迅速衰减，只允许低频端信号通过。其特点是输入阻抗高，输出阻抗低。V」V」(S)A(s)=-o—v(s)iA VF 1+(3-A)sCR+(sCR)2VF令A=A 称为通带增益0 VFQ=-^―称为等效品质因数3—AVF13= 称为特征角频率cRCA32则A(s)= 3s2+——ns+32Q。上式为二阶低通滤波电路传递函数的典型表达式注：当3-A>0,即A<3时滤波电路才能稳定工作。VF VF

1.3课设电路及计算根据本次课设要求，电路工作电压为15V,所以选用LM741芯片作为理想放大器；系统增益为OdB,所以将理想放大器反相输入端直接接到输出端，此时电路等效品质因数Q=0.5；系统带宽lOKHz,1.6KQ。即/=系统带宽lOKHz,1.6KQ。即/=10kHz,所以选取电容值为10nF,由区=1-——得此时电阻值为2兀fc0体电路图如图3所示第二章所用元器件电阻采用碳膜电阻器，阻值稳定性较好，阻值范围宽，温度系数较好，成本低，价格廉价。大小为1.6K。。电容采用金属化纸介电容器，体积小，容量可做得大，温度系数大，内部纸介击穿后有自愈作用。大小为10nF。学习文档仅供参考学习文档仅供参考学习文档仅供参考学习文档仅供参考学习文档仅供参考学习文档仅供参考集成运算放大器LM741〔1〕引脚共8个引脚，其中引脚2和引脚3分别为反相输入端和同相输入端，6为输出端，7、4分别接正、负直流电源，1、5之间接调零电位器，引脚8为空。〔2〕主要技术指标：参数LM741最小典型最大输入失调电压1.05.0输入失调电压温漂输入失调电流20200输入失调电流温漂输入偏置电流80500输入电阻0.32.0输入电压范围大信号电压增益50200输入电压幅度+-12+-10+-14+-13共模抑制比7090转换速率0.5电源电流1.72.8电源电压+-22允许功耗+-500差模输入电压+-30工作温度范围-55~125

第三章仿真情况■XSC1C1U1■■[-WV-1.6liQ□UT4C210hFIN4-■XSC1C1U1■■[-WV-1.6liQ□UT4C210hFIN4-心2图4仿真电路图当输入信号的频率为2kHz〔＜10kHz〕时，输出波形与输入波形基本一致。见图5红色为输入波形，橘黄色为输出波形。‘郎崎信号发生爵XFG1nF‘郎崎信号发生爵XFG1nF图5正常的输入输出波形当输入信号的频率大于截止频率时，选取f=30kHz,输出信号较输入信号已有明显的衰减。见图6其中红色为输入波形，橘黄色为输出波形，很明显，基本上已经没有输出了。噜示波器-XSC1图6噜示波器-XSC1图6基本全部截止的输出波形学习文档仅供参考学习文档仅供参考学习文档仅供参考学习文档仅供参考3.3输出函数波特图图7输出函数波特图第四章课设总结心得体会实习了两个星期的，我们学会了很多东西，培养了动手能力也为我们以后的工作打下了良好的基础。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！个人答辩问题问题：〔1〕设计所用的集成运算放大器是什么？〔2〕频率f是怎么