壓控電壓源二階lpf幅頻特性的研究

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1、壓控電壓源二階LPF幅頻特性的研究摘要有關(guān)二階壓控電壓源低通濾波器的設(shè)計(jì)在許多文章中都有介紹，主要方法有查表法、圖示法等。濾波器是一種能使有用頻率信號通過而同時(shí)抑制無用頻率信號的電子裝置。根據(jù)頻率范圍可將其分為低通、高通、帶通與帶阻等四種濾波器。具有理想特性的濾波器是很難實(shí)現(xiàn)的，只能逼近理想特性。常用的逼近方法有巴特沃斯響應(yīng)和切比雪夫響應(yīng)等，前者通帶內(nèi)頻率響應(yīng)平坦，后者通帶內(nèi)有紋波現(xiàn)象。匹配好特征頻率，理論上它能讓信號將受到很大的衰減，具有很大衰減頻段稱為阻帶，通帶與阻帶的交界頻率稱為截止頻率。本濾波器采用LM324集成運(yùn)放。并利Multisim10用軟件對其進(jìn)行仿真計(jì)

2、算，得到有力的論證。關(guān)鍵詞：濾波器；線性區(qū)；通帶頻率；阻帶頻率；截止頻率8壓控電壓源二階LPF幅頻特性的研究目錄1、緒論12、方案的確定12.1、二階壓控型LPF12.2、二階壓控型LPF的傳遞函數(shù)12.3、頻率響應(yīng)23、工作原理、硬件電路的設(shè)計(jì)或參數(shù)的計(jì)算34、總體電路設(shè)計(jì)和仿真分析55、心得體會8參考文獻(xiàn)8附錄9元器件清單98壓控電壓源二階LPF幅頻特性的研究1、緒論壓控電壓源型二階低通濾波電路是有源濾波電路的重要一種，適合作為多級放大器的級聯(lián)。當(dāng)今時(shí)代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)的電子技術(shù)在各個(gè)近代學(xué)科門類和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中占有不可或缺的核心地位。同時(shí)在國家的事業(yè)中發(fā)

3、揮了重大作用。低通濾波器的使用非常廣泛。該種濾波器只讓規(guī)定的低頻率通過，而且電路性能穩(wěn)定，增益易調(diào)節(jié)。利用這一特點(diǎn)不僅可以通過有用信號還可以抑制無用信號。工程上常常用低通濾波器作信號處理，數(shù)據(jù)傳輸和抑制干擾。例如：無線電發(fā)射機(jī)利用低通濾波器阻塞可能引起與其它通信發(fā)生干擾的諧波發(fā)射；固體屏障也是一個(gè)聲波的濾波器，當(dāng)一個(gè)房間播放音樂時(shí)很容易聽到低音，但高音被濾掉了。我國現(xiàn)有濾波器的種類和所覆蓋的頻率雖然基本上滿足現(xiàn)有各種電信設(shè)備。我國電子產(chǎn)品要想實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集成，濾波器集成化仍是一個(gè)問題。2、方案的確定2.1、二階壓控型LPF二階壓控型低通有源濾波器如圖1。所示其中的一個(gè)電容

4、器C1原來是接地的，現(xiàn)在改接到輸出端。顯然，C1的改接不影響通帶增益。圖1二階壓控型LPF2.2、二階壓控型LPF的傳遞函數(shù)8壓控電壓源二階LPF幅頻特性的研究(1)對于節(jié)點(diǎn)N，可以列出下列方程(2)聯(lián)立求解以上三式，可得LPF的傳遞函數(shù)(3)上式表明，該濾波器的通帶增益應(yīng)小于3，才能保障電路穩(wěn)定工作。2.3、頻率響應(yīng)由傳遞函數(shù)可以寫出頻率響應(yīng)的表達(dá)式(4)當(dāng)時(shí)，上式可以化簡為(5)定義有源濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q值為時(shí)的電壓放大倍數(shù)的模與通帶增益之比(6)8壓控電壓源二階LPF幅頻特性的研究以上兩式表明，當(dāng)時(shí)，Q>1，在處的電壓增益將大于，幅頻特性在處將抬高，具體請參閱圖3

5、。當(dāng)≥3時(shí)，Q=∞，有源濾波器自激。由于將接到輸出端，等于在高頻端給LPF加了一點(diǎn)正反饋，所以在高頻端的放大倍數(shù)有所抬高，甚至可能引起自激。3、工作原理、硬件電路的設(shè)計(jì)或參數(shù)的計(jì)算工作原理是二階有源濾波器是一種信號檢測及傳遞系統(tǒng)中常用的基本電路,也是高階慮波器的基本組成單元。常用二階有源低通濾波器的電路型式有壓控電壓源型、無限增益多路反饋型和雙二次型。本次課程設(shè)計(jì)采用壓控電壓源型設(shè)計(jì)課題。有源濾波電路一般由RC網(wǎng)絡(luò)和集成運(yùn)放組成，因而必須在合適的直流電源供電下才能起濾波作用，與此同時(shí)還可以進(jìn)行放大，。組成電路時(shí)應(yīng)選用帶寬合適的集成運(yùn)放。有源濾波電路不適于高電壓大電流的負(fù)

6、載，只適用于信號處理。圖2壓控電壓源二階低通濾波電路如圖1所示，電路中既引入了負(fù)反饋，又引入了正反饋。當(dāng)信號頻率趨于零時(shí)，由于的電抗趨于無窮大，因而正反饋很弱；當(dāng)信號頻率趨于無窮大時(shí)，由于的電抗趨于零，因而趨于零?？梢韵胂螅灰答佉氲卯?dāng)，就既可能在時(shí)使電壓放大倍數(shù)數(shù)值增大，又不會因正反饋過強(qiáng)而產(chǎn)生自激振蕩。因?yàn)橥噍斎攵穗娢豢刂朴杉蛇\(yùn)放和、組成的電壓源，故稱之為壓控電壓源濾波電路。設(shè)==。M點(diǎn)的電流方程為8壓控電壓源二階LPF幅頻特性的研究=+(7)P點(diǎn)的電流方程為=(8)兩式聯(lián)立，解出傳遞函數(shù)=(9)若令=j，=，則電壓放大倍數(shù)=(10)若令=，則=時(shí)，有==

7、，即=(11)可見，是=時(shí)的電壓放大倍數(shù)與通帶放大倍數(shù)數(shù)值之比。當(dāng)2＜＜3時(shí)，＞。圖2所示為值不同時(shí)的幅頻特性，>>時(shí)，曲線按—40dB/十倍頻下降。8壓控電壓源二階LPF幅頻特性的研究圖3壓控電壓源二階低通濾波電路的幅頻特性表1壓控電壓源二階低通濾波器幅頻特性的測試結(jié)果反饋電阻特征頻率通帶電壓增益通帶電壓放大倍數(shù)處的電壓增益處的電壓放大倍數(shù)品質(zhì)因數(shù)/kΩ/Hz20lg

8、

9、/dB20lg

10、

11、

12、/dB

13、=

14、

15、/

16、1210006.8482.28.742.741.24525100010.8813.516.8436.951.994、總體電路設(shè)計(jì)和