二阶低通滤波器课程设计 1、学 号 0模拟电子技术基础设计说明书二阶低通滤波器起止日期： 2010年12月24日 至 2010年12月31日学生#班级成绩指导教师电子与信息工程系2011年 1 月2日目录第一章电路设计11.1 集成运算放大器11.2 二阶低通电路11.3 课设电路与计算3第二章所用器件32.1 电阻32.2 电容32.3 集成运算放大器LM7414第三章仿真情况5第四章课设总结74.1 心得体会74.2 个人答辩问题8参考文献85 / 6第一章 电路设计1.1 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与一个输出端.图中标有+号的是同相输入端,标有号的是反相输入端,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：1式中是运放器的放大倍数,是非常大的,可达几十万倍,这是运算放大器和差分放大器的区别,而且集成运放器的两个输入端对地输入阻抗非常高 2、,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；2开环差模电压增益Aod为.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,因此在其两个输入端均没有电流,即在图1中,如同两点被断开一样,这种现象称为虚断.又因为,根据输入和输出端的关系：,所以认为运放的同相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.图1 集成运算放大器1.2 二阶低通电路二阶滤波器基础电路如图2所示：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ff0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 3、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.传输函数为：令 称为通带增益 称为等效品质因数 称为特征角频率 则上式为二阶低通滤波电路传递函数的典型表达式注：滤波电路才能稳定工作.1.3 课设电路与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0dB,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10KHz,即=10kHz,所以选取电容值为10nF,由R=得此时电阻值为1.6K.具体电路图如图3所示.图3 protel电路图第二章 所用器件2.1 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,价格便宜.大小为1.6K.2.2 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.2.3 集成运算放大器LM7411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 4、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-55125第三章 仿真情况图4 仿真电路图3.1 当输入信号的频率为2kHz10kHz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.图5 正常的输入输出波形3.2 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.图6 基本全部截止的输出波形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4.1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！4.2 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是怎么计算的？答： 1LM741 2f=1/参考文献1 康华光,：高等教育,2006.12 邵毅全 马耀庭 SHA等,二阶有源低通滤波器设计与仿真研究. 学术期刊激光杂志2009年3期3 朱达群, 施围著,电子电气电路仿真.中国电力 20094 郑君里等编著, 信号与系统 .高等教育 2000 《二阶低通滤波器课程设计》由会员工分享，可在线阅读，更多相关《二阶低通滤波器课程设计》请在金锄头文库上搜索。
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