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

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)計或參數(shù)的計算34、總體電路設(shè)計和仿真分析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；固體屏障也是一個聲波的濾波器，當(dāng)一個房間播放音樂時很容易聽到低音，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，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，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，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)計或參數(shù)的計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)計采用壓控電壓源型設(shè)計課題。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，與此同時還可以進(jìn)行放大，。組成電路時應(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，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，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，有==

7、，即=(11)可見，是=時的電壓放大倍數(shù)與通帶放大倍數(shù)數(shù)值之比。當(dāng)2＜＜3時，＞。圖2所示為值不同時的幅頻特性，>>時，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)計和