有源带阻滤波器设计实验报告

有源带阻滤波器设计实验报告低频电子线路课程设计专业班级：电子信息科学与技术三班学生姓名：学号：一、题目名称：有源带阻滤波器设计二、内容摘要本有源带阻滤波器主要通过电阻电容组成的外围网络和LM324芯片来实现功能。通过电容电阻的谐振作用实现帯阻的功能，通过LM324芯片实现放大信号的作用。通过调节电容电阻值改变增益中心频率和带宽。本次实验先由Multimism软件仿真，再用面包板接实际电路。三、设计任务采用通用运放LM324设计一个有源带阻滤波器电路。四、技术指标通带电压增益：1.0输入信号频率范围：0~100KHz中心频率：2KHz带阻宽度:1.6~2.4KHz输入信号电压：ui<100mV电源电压：±12V范围内可任选。五、电路工作原理带阻滤波器即不允许某一频率带范围内的信号通过，而允许其他频率的信号通过的滤波器。如要制作一个带阻滤波器，只需将一个低通滤波器和一个高通滤波器并联起来，再加上一个求和电路，并使低通滤波器的截止频率ｆH低于高通滤波器的截止频率ｆL，即可构成带阻滤波器。ｆH和ｆL之间的频带即为带阻滤波器的阻带。原理图如下列图所示：六、方案选择外围电路由电阻电容网络组成，由电阻电容的谐振实现带阻作用。通过LM324芯片中的放大器实现增益作用。通过选择恰当的电阻电容值，调整中心频率和带宽，便可以实现实验的要求。七、电路设计、参数计算、元器件选择1．电路设计低通滤波器：截止频率：f=1/2π*R*C高通滤波器：截止频率：f=1/2π*R*C将两个根本电路并联即可得到带阻滤波电路。2.参数计算：〔1〕.通带增益〔2〕.中心频率〔3〕.带阻宽度B＝2〔2－Aup〕f0〔4〕.选择性〔5〕.传输函数〔6〕.其中，通带电压放大倍数：〔7〕.阻带中心处的角频率：〔8〕.品质因数：将技术指标带入上述公式，取R1=2kΩ,R2=61KΩ，R3=1KΩ,R4=0Ω，R5=2.3KΩ，C1=6.8nf,C2=6.8nf,C3=13.6nF。3.电子元件选择：61kΩ电阻由10KΩ电阻和51KΩ电阻串联;2.3ΩK电阻由2KΩ和200Ω，100Ω电阻串联;13.6nF电容由10nf和3.3nf电容并联;6.6nf由两个3.3nf电容并联。共计：100欧电阻一个，200欧电阻一个，1K电阻一个，2K电阻两个，10K电阻一个，51K电阻一个，10nf电容一个,3.3nf电容五个。此外，需要信号发生器一台，交流毫伏表一台，电源一台，面包板一块，导线假设干。八、电路原理图仿真波特图：由电路图，波特图可以看出，各项指标均符合要求。中心频率1.991KHz，当衰减3dB时，上下限频率分别为2.43kHz，1.633KHz,阻带宽度，中心频率，通频带电压增益在误差范围内，符合技术指标。另外，如要调整中心频率而带宽不变，或者调整带宽而中心频率不变。只需根据公式6，公式7调整R1，R2，C即可。如中心频率不变加宽带宽，只需使R1,R5升高,R2降低；带宽不变，提高中心频率，只需降低r1,r5,r2不变。九、实验工程与测试方法1、选好元件后，按图连接电路，尤其注意正负电源的连接，以免烧坏芯片。2、将信号发生器连接电路的输入端，使示波器的两个输入端分别连接电路的输入端和输出端。3、调整信号发生器，输出有效值为100mV、频率为10KHz的正弦电压。4、观察示波器，看电路输出端是否为正弦信号，假设不是，说明电路连接错误，检查电路至电路输出稳定的正弦波信号。5、改变输入信号频率，观察示波器的输出信号的变化特征，如果在2KHz附近有明显衰减，说明电路功能实现正确，假设不是，那么继续寻找错误，修正电路，直至满足要求。6、因为实际电路中没有测量波特图的仪器，用交流毫伏表测量输出电压替代。将交流毫伏表连接到电路的输出端，测量输出信号的电压有效值，调整信号发生输出信号电压为100mV，当衰减3db时，输出端电压应为70mV左右，此时信号发生器上的显示的频率即为上下限频率。当交流毫伏表上测得输出电压最小时，这时信号发生器上显示的频率即为中心频率。十、实验数据在实际电路中，由于电阻和电容的误差以及面包板的接触不稳定，中心频率略微偏移，中心频率FO=1.91KHz，下限频率FL=1.63kHz，上限频率FH=2.42KHz,在误差范围内根本符合技术要求。十一、主要仪器名称及型号函数信号发生器：AS1634数字存储示波器：TDS-2002交流毫伏表：AS2173直流稳压电源：DF1731面包板、导线十二、小结1.本次实验，我学习了运算放大器LM324的使用，对它有了更深层次的理解和掌握。在自己进行实验的过程中，在错了好屡次的情况下，终于明白了它的正确使用方法和理论。2.在连接实物的阶段，因为缺乏经验，对面包板并不是太熟悉，导致接线过程中，在连接电路时布线并不是太清晰，不方便纠错，因此耽误了实验进程。实验中我遇到了很多的困难，但是经过自己耐心的检查和向老师同学请教，最终实验成功。通过本次实验，我深刻的认识到理论和实践的差异，这锻炼了我的动手能力，也使我意识到勤动手的重要性。3.我从此次实验中收获了很多，纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。只有经过实际的动手，才能发现原来还有很多不懂的地方。通过本次实验，我加强了动手能力，也加深了对书中知识的理解。实验的成功要感谢老师的悉心指导和同学的提醒，这使我免除了许多不必要的错误。4.本次实验的误差主要来源是：〔1〕面包板的管脚与导线之间的连接不够稳定，实际值与理论值有一定的误差，会造成数据不够准确。〔2〕没有适宜的电阻和电容，只好通过串并联的形式组合，其阻值容值与仿真时多有偏差，也会造成一定的误差。〔3〕在实际的电路所得的波形有一些相位失真，这可能是由于元件之间接触不是非常好，芯片功能不够稳定造成的。另外在仿真中也有一些相位失真，说明这个有源带阻滤波器的方案还有需要改良的地方，外围电路中的电阻电容值与理论存在差异，需要改良选择的电阻和电容的