二阶有源低通滤波器(课程设计论文)13页

课程设计论文说明书题目二阶有源低通滤波器院（系）专业电子信息工程学生姓名学号指导教师职称20年月日A1A2A0A3A2A4A0摘要低通滤波器的功能是实现对低频段信号顺利通过，对高频段信号衰减。本次设计采用有源滤波器电路（即集成运算放大器和RC网络构成）进行设计。参考课本模拟电子电路基础以及OP放大电路设计、滤波器综合法设计原理等书籍，最终选择具有负反馈的二阶有源低通滤波器电路。将电路指标定为截止频率CF53KHZA5通带增益AV1。首先推导计算出相应的电阻阻值以及电容容值，经过仿真软件测试，制做具体电路板，测试结果验证。关键词滤波器；低通；二阶；截止频率ABSTRACTA6LOWPASSFILTERFUNCTIONISTOACHIEVETHESMOOTHPASSAGEOFLOWFREQUENCYSIGNALS,HIGHBANDSIGNALATTENUATIONTHEDESIGNUSESANACTIVEFILTERCIRCUITIE,INTEGRATEDOPERATIONALAMPLIFIERANDTHERCNETWORKCOMPONENTSDESIGNREFERTOTHEIRTEXTBOOKS,“ANALOGELECTRONICCIRCUITSBASED“AND“OPAMPLIFIERDESIGN“,“FILTERSYNTHESISMETHODDESIGNPRINCIPLES“ANDOTHERBOOKS,THEFINALCHOICEHASANEGATIVEFEEDBACK,SECONDORDERACTIVELOWPASSFILTERCIRCUITWILLBESETATTHECIRCUITCUTOFFFREQUENCY53KHZ,PASSBANDGAINAV1FIRST,ISDERIVEDTOCALCULATETHECORRESPONDINGRESISTORANDCAPACITORVALUESOFTOLERANCE,AFTERASIMULATIONSOFTWARETESTING,ANDMAKINGASPECIFICCIRCUITBOARDS,TESTRESULTSVERIFIEDKEYWORDSFILTERLOWPASSSECONDORDERCUTOFFFREQUENCYA7A8A9A10A11A12A9目录引言41原理分析，公式推导411二阶低通滤波器原型原理图512传输函数计算513阻值、容值计算62元器件选择63MULTISIM仿真原理图及仿真结果631仿真原件图632仿真结果7321时域仿真7322频域仿真74PROTEL设计原理图及绘制PCB图841原理图设计842PCB图85测试结果与分析96结论10谢辞11参考文献12附录13A13A14A15A16A17A18A15引言滤波器的作用是消除电路中某些不必要的信号并保留有用的信号，在信号处理方面具有非常重要的作用。滤波器能使所有特定频段的信号能够顺利通过，而对其它频段的信号起衰减作用。因此，滤波器被广泛地应用在通信和信号处理等领域。滤波器的各类繁多，按照幅频特性的不同，一般分为低通滤波器（LOWPASSFILTER）、高通滤波器（HIGHTPASSFILTER）、带通滤波器（BANDPASSFILTER）、全通滤波器（ALLPASSFILTER）、带阻滤波器（BANDELIMINATIONFILTER）等几类；按照器件的不同，分为无源滤波器、有源滤波器和晶体滤波器等几种。无源滤波器是指由R、L、C等无源器件所构成的滤波器电路；有源滤波器是指由放大电路及RC网络构成的滤波器电路。对于有源滤波器，通带G1881的信号不G1177G8821有能G18339G6451G13803，而G1000G17836G2499G1209放大，G17139G17745G6940应不G7138G7186，多G13435G11468G13864G7114G11468G1126G5445G2721G5468G4579，利用G13435G13864的G12628G2345方G8873G5468G4493G7143构成高G19466滤波器，并G1000滤波器的体G12227G4579、重G18339G17743、不G19668要G11925G4643G15121G11由于不使用电G5875G1815件）；G1306是，其通带G14551G3272G2475有源器件G11G3926G19610成G17828G12651放大器）的带G4497G19492G2058，G19668要G11464G8981电源G1391电，G2499G19764性不G3926无源滤波器高，在高G2399、高频、大G2163G10587的G3342G2524不G17878用。一般G2499G1209按照有源滤波器G1268G17767G2001G6980分G8609中G54的G7380高指G6980分为一G19466、G1120G19466和高G19466滤波器。滤波器的G19466G6980是指在滤波器的G1268G17894G2001G6980中有几G1022G7509G9869G17G19466G6980同G7114G1075G1927定G1114G17728G6252G2318的G991G19489G17907G5242，一般G8611G3698G2164一G19466G11一G1022G7509G9869G12，G4613G1262G3698G2164G16G21G19DBG39EG70G11G16G21G19DBG8611G2325G1505频G12255G12。1原理分析，公式推导一G19466有源滤波器电路G13479构G12628G2345，G1306其幅频特性衰减G13543G5942，因此，一G19466有源滤波器的滤波特性G994理G5831的低通滤波特性的G5058G17329G5468大，G17885G6333性G17751G5058。为G1114使滤波器的滤波特性G7368G6521G17829理G5831G5785G1929，常常G18331用G1120G19466的滤波器。常用的G1120G19466低通滤波器是在一G19466低通滤波器的G3534G11796G990G6925G17839的，G2375G4570RC无源网络由一G14422G6925为G1016G14422，同G7114G4570G12544一G14422RC电路的电G4493不G6521地而G6521在G17828放G17767G1998G12483，G5353G1849反馈，G1209G6925善HF附G17829的幅频特性，在高频段，衰减斜G10587的绝对值比一G19466低通滤波器G3698大G1114一G1505，为G164G19DB/G2325G1505频G12255。在电路中，为计G12651方便，令RC网络中的电阻取G11468同的值，再根据G994频G10587的关系计G12651G1998电G4493的值。低通滤波器的幅频特性为其幅频特性G3926图所示A19A20A21A22A23A24A2111二阶低通滤波器原型原理图常用的G1120G19466低通滤波器是在一G19466滤波器的G3534G11796G990G6925G17839的，G2375G4570RC无源滤波网络由一G14422G6925为G1016G14422，同G7114G4570G12544一G13435RC电路的电G4493不G11464G6521G6521地而G6521在G17828放G17767G1998G12483，G5353G1849反馈，G1209G6925善截止频G10587附G17829的幅频特性。其电路G13479构图G3926G991当电路的G3698益为1G7114，此G7114R4G994R3的取值为G19，因此，根据电路G13479构图G2499作G1998G3926G991的G1120G19466有源低通滤波器的电路图12传输函数计算G1120G19466低通滤波器的G1268G17767G2001G6980为121221121221212111111AVRRCCASSAVRCRCRCRRCCA25A26A27A28A29A30A2722221CCLLCAVAVSSSSQQ其中，LSCS，C2CFPI当G7114，G1016边取对G6980得，通过查表得到G1120G19466低通滤波器的G1268G17767G2001G6980的分G8609多项式为。A31A32Q22A3313阻值、容值计算由G1268G2001G2499G1209推G1998阻值和G4493值212121CRRCCA341121221111CAVQRCRCRCC112212RRQRR,CG21112QRR取F53KHZ，1R2R9K计G12651G1998C14G177PF,CG21G21G1735PF。2元器件选择由于G12651G1998的阻值G4493值不一定是市G3342G990有卖的标称值，因此G19668要实际买回G1815器件，然后再G2164G1209分析参G6980。实际买到的G1815件为R1R2906K，C147PF,C222PF，G17828放为741。G4570G1815件参G6980代G1849计G12651式中计G12651G1998的理论截止频G10587为F53KHZ。3MULTISIM10仿真原理图及仿真结果31仿真元件图A35A36A37A38A39A40A3732仿真结果321时域仿真通过模拟示波器仿真，得到的信号不存在失真现象，当频G10587比G17751低里，G2375当F5K里，信号的幅G5242变化不大；而当继续G3698大G17767G1849信号的频G10587，其G17767G1998波形的幅G5242逐渐衰减，而G1000变化比G17751快，当频G10587大到一定值G1209后，波形已经G3534本G990完全衰减。322频域仿真A41A42A43A44A45A46A43通过扫频仪的仿真G2499知，该电路的幅频特性G994低通滤波器的幅频特性一致。在低频段的幅G5242几乎G8821有变化，当频G10587G3698G2164到一定值G1209后幅G5242开始变G4579，G12255一定的线性关系，斜G10587G1075比G17751大。当幅G5242衰减3DB里的频G10587为5G1764KHZ，仿真的G13479果G994理论计G12651的G13479果存在一些偏G5058，毕竟仿真软件G1075不是完全理G5831化的，存在一定的误G5058是正常的。4PROTEL设计原理图及绘制PCB图41原理图设计PROTEL原理电路图其实G994电路原理图是一致的，用这G1022软件画电路G7114，各种G1815件G994真实中的G1815件G5058不多，有管脚之分，而G1000G1075要确定各G1022G1815件的封装，这样才能正确的在电路中装G1849G1815件。同G7114G1075要确定G17767G1849、G17767G1998、G6521地G1209及电源等各G1022G6521口。42PCB图PCB图其实G4613是G994实际中做G1998来的电路板G11468似的图，因为实际电路板的尺寸G994布线完全由PCB图G1927定的。PCB电路图是由之前的原理图导G1849而来，其实要完成的G4613是各G1022G1815件之间的连线。铜线的大G4579G1209及各G1022G1815件摆放的位置要G2524理，这样才能G7368好地完成电路板的G2058作。A41A47A43A44A45A46A435测试结果与分析测G16809G7114，电路的G3818G2164电源电G2399为5V和5V，G17767G1849一G1022PPUI1V的正G5370波，G16855G14422信号源频G10587，使得OMPPUG17810到G7380大值，G16278G4531信号幅G5242G19555频G10587的变化G11540G1052，G16772G5417G991特定频G10587G9869G991的信号幅G5242G4804G4804值OMPPU。当频G10587变化使得G17767G1998的信号幅G5242变化为G7380高幅G5242的22G1505，G237522OOMPPUU，此G7114的频G10587G2375为低通滤波器的截止频G10587CF。测G16809电路G3926果G8821有信号G17767G1998，一般是由于G1209G991几G1022原因导致电源、信号源是G2554开G2563；G6521线是G2554正确；线路是G2554好的；电路是G2554存在G15406G9950G5785G1929G1209及G1815件是G2554G6451G3363等原因。在G6502除G1114这些G19394G20076后，G7380G13468测G16809G3926G991/FKHZ1G213456/OMPPUV1G17G191G271G17G191G27G19G17976G19G179G21G19G19G17G27G21G19G19G177G19G27/FKHZ7G271G1915G2154G19/OMPPUVG19G1761G27G19G1751G19G19G1737G21G19G1717G19G19G17G1966G19G17G19G214G16278G4531测G16809的G6980据，该电路具有低通滤波器的性能，当频G10587G11468对比G17751低G7114，G3534本G990G8821有G3838多的衰减，这G4613是在低通滤波器的能带G14551G3272G1881的信号；当信号的频G10587渐渐G3698大G7114，G17839G1849到滤波器的衰减带，信号的衰减G1262G17246来G17246大，而G1000衰减的幅G5242G12255定的线性，G12538G2524低通滤波器的幅频特性G7366线。其幅频特性G7366线图G3926G991A48A49A50A51A52A49A53A51由测G16809的G13479果G2499知G17959，当F6KHZG7114，22OOMPPUU，G2375在该频G10587处，幅G5242衰减G11143DB，G2029CF6KHZ。由于G16786计的理论指标为CF5G173KHZ，因此，计G12651G1998该电路的误G5058为5361005313G17G21G8。实际做G1998的电路板测G16809G1998来的G13479果G994G16786计之G2033的指标存在G1114一定的G5058G17329，G1147G10995这种G5785G1929的原因分析G3926G991G311在G17153买电G4493G7114因为G8821有G21G1735PF大G4579的电G4493，G6937G17885G6333G1114G994电G4493值大G4579G11468G17829的G21G17G21PF，因此电G4493CG21的值G994理论G12651G1998的值存在偏G5058；实际电路G994理论的存在偏G5058是不G2499G18003G1825的，这是由于理论G990的电路是完全理G5831化的电路，G8821有器件本G17535G17908作G5049G14414等G19394G20076的存在，实际中的器件本G17535存在G12946G5242G19394G20076，不G2499能G994理论值G11468等。6结论通过这G8437低通滤波器的G16786计，对滤波器的原理有G1114G7368为G9157G2063的G1114G16311，G6496G6581G1114其G3534本原G3423、指标G16786定、参G6980计G12651、G1815件G17885G6333G1209及电路实现。G16786计中用到G1114MG88LTISIM和PROTEL软件。MG88LTISIM作为一种电路的模拟仿真软件，能够G5468好地仿真所G16786计电路的G13479果，对于G16786计电路有G11540G5468好的G17753G2173作用。这G1016种软件对于G16786计G994G2058作电路是非常有用的G5049具，通过这G8437G16786计电路得到G1114G5468好的G6496G6581。要完成一G1022电路，G19668要经过一定的G8981G12255，G2265G6336G1114G16311原理、通过指标计G12651参G6980、仿真测G16809、画PCB图、G2058板、G9950G6521、测G16809和G16855G16809的过G12255。在这G8437的G16786计中得到G1114G5468好的G4410G1076。实际做G1998来的电路板经常测G16809后G994理论电路存在一定的偏G5058，其原因G3926G13479果分析中的G18039样。在G16786计之G2033通过计G12651得到的参G6980在实际电路中G2494能作为参G13783G17885G6333，要完全能G9397G17287指标的要G8726，G2499G11468应地G7368G6925电路中G1815件的值的大G4579，通过不G7041的测G16809才能G7380G13468G9397G17287要G8726。通过这G8437的G16850G12255G16786计，G5468好地G6038得G1114其G16786计G8981G12255及方G8873，为G1182后做G16786计G6183G991G1114G3534G11796。A54A55A55A56A57A55A58A56谢辞本G8437G16850G12255G16786计能够得G1209G5468好地完成，G20330G1820G5875G16886指导G13781G5084的指导，在G6984G1022G16786计G2058作过G12255中G13485G1116G1114大G18339G5326G16770和G5122G2173。在此G2533G2028G13781G5084表示G5875G16886。G16850G16850G12255G16786计的顺利完成，G1075G12175不开其它各位G13781G5084、同G4410和G7391G2463的关G5527和G5122G2173。在G6984G1022的电路G2058作中，各位G13781G5084、同G4410和G7391G2463G12227G7509的G5122G2173G6117查G17176G7021，并G6564G1998G1114G5468好的G5326G16770和G5859G16277，在G1194G1216的G5122G2173G991，电路的G16786计G1209及G6265G2590得G1209不G7041的完善，G7380G13468完成G1114G16850G12255G16786计。G2490G3818，要G5875G16886所有G1268G6492G6117知G16794的G13781G5084，是G1332G1216的G6957导使G6117有G1114G14403好