信号波形的产生与滤波电路

武汉工程大学电气信息学院课程设计-I-weishen武汉工程大学课程设计说明书课题名称：信号波形的产生与滤波电路专业班级：学生学号：学生姓名：学生成绩：指导教师：课题工作时间：至武汉工程大学教务处武汉工程大学电气信息学院课程设计-II-一、课程设计的任务或学年论文的基本要求1、了解双声道BTL功放电路的设计/信号波形的产生与滤波电路基本工作原理2、完成数双声道BTL功放电路的设计/信号波形的产生与滤波电路设计并分析计算单元电路，对元器件进行选型。3、绘制双声道BTL功放电路的设计/信号波形的产生与滤波电路电路图4、组装、调试双声道BTL功放电路的设计/信号波形的产生与滤波电路5、进行实物检查、设计答辩并完成设计报告二、进度安排序号设计内容所用时间1布置任务及调研1天2方案确定0.5天3制作与调试1.5天4撰写设计报告书1天5答辩1天合计5天三、参考资料或参考文献《电子技术基础》康华光高教出版社《电子线路设计、实验与测试》谢自美华中科技大学出版社《电子技术实验》汪学典华中科技大学出版社指导教师签字：2012年5月15日教研室主任签字：2012年5月20日武汉工程大学电气信息学院课程设计-III-六、指导教师评分评价内容具体要求权重得分调查论证能独立查阅文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获得新知识的能力。10实践能力独立设计、计算、绘图的能力（课程设计）；能正确选择研究（实验）方法，独立进行研究的能力（学年论文）15分析解决问题能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题（课程设计）；或能对课题进行理论分析，得出有价值的结论（学年论文）。15工作量、工作态度按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大，工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。10质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理（或设计过程完整，设计内容完全）；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文（设计）结果有参考价值。40外语和计算机应用能力在课程设计或学年论文中，能够体现外语和计算机的应用能力。5创新工作中有创新意识；对前人工作有改进或独特见解。5综合评语指导教师签字：2012年6月5日武汉工程大学电气信息学院课程设计-IV-目录摘要……………………………………………………………………………………..…IIAbstract…………………………………………………………………………………...III第一章绪论………………………………………………………………………………...11.1技术发展……………………………………………………………………....11.2本课题研究内容………………………………..……………………………..x第二章系统方案设计…………………………………………………………………..x2.1任务分析………………………………………………………………….…x2.2三种方案比较…………………………………………………………….…x2.3方案选择……………………………………………………………….…x第三章系统硬件设计……………………………………………………………..x3.1总体框图…………………………………………………………….…x3.2单元电路设计与参数选择………………………………………….…x第四章系统调试…………………………………………………………..x4.1测试仪表……………………………………………………….…x4.2单元电路测试…………………………………………………….…x4.3系统总体测试…………………………………………………….…x4.4指标测试分析与改进方法总结…….……………………………………………………..………………………….….x致谢…….……………………………………………………..………………………….….x参考文献…….………………..………………………………..………………………….….x武汉工程大学电气信息学院课程设计-V-摘要滤波器在日常生活中非常重要，运用非常广泛，在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的滤波器。随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种滤波器。用集成电路实现的滤波器与其他滤波器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高。滤波器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。现在我们通过对滤波器器的原理以及结构设计一个能够低通、高通、带宽、阻带等多种形式的滤波器。本设计利用迟滞电压比较器方波产生电路，产生10KHz的方波信号,方波信号是一种应用极为广泛的信号，它在科学研究、工程教育及生产实践中的使用也非常普遍，将产生的10KHz频率的可调方波信号通过带通滤波器，利用电路的频率特性实现对信号中频率成分的选择，通过有源滤波器产生一个10KHz的正选基波信号，得到峰峰值为6V以上的正弦信号，最后由电压放大电路将信号进行不失真放大，从而产生所需信号.关键词：方波信号迟滞比较器带通滤波器电压放大AbstractFilterisveryimportantintheirdailylives,theuseofaverywiderangeinelectronicengineering,communicationsengineering,automaticcontrol,telemetrycontrol,measuringinstruments,metersandcomputertechnology,oftenneedtouseavarietyoffilters.WiththerapiddevelopmentofIC,ICcaneasilyposeavarietyoffilters.Implementedinintegratedcircuitfiltersandotherfilter,thewaveformquality,amplitudeandfrequencystability武汉工程大学电气信息学院课程设计-VI-performancehasgreatlyimproved.Thefilterhasaverywiderangeofapplicationsincircuitexperimentsandequipmenttesting.Nowwearebyprincipleandstructureofthefilter'sdesignalowpass,highpass,bandwidth,stopbandandotherformsoffilters.Thisdesignuseshysteresisvoltagecomparatorsquarewavegeneratingcircuittogenerate10KHzsquarewavesignal,squarewavesignalisthesignalofawiderangeofapplications,itisalsoverycommoninscience,engineering,educationandproductionpractice,willproducethe10KHzfrequency,tunablesquarewavesignalthroughabandpassfilter,thefrequencycharacteristicsofthecircuitrealizationofthechoiceofsignalfrequencycomponents,theactivefilterisselectedtoproducea10KHzfundamentalsignal,togetthepeakvalueof6Vormoresinusoidalsignalbythevoltageamplifier,thesignalisnotdistortedamplification,resultinginthedesiredsignal.Keywords：SquareWaveSignalHysteresisComparatorBand-passFilterVoltageAmplification武汉工程大学电气信息学院课程设计-1-第一章绪论1.1设计课题的背景、目的、意义1.背景：经过半个世纪的发展，我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步伐但由于缺少专门研制机构，集成工艺和材料工业跟不上来，使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离。我国现有滤波器的种类和所覆盖的频率已基本上满足现有各种电信设备。2.设计目的：（1）掌握迟滞比较器，滤波电路及放大电路的设计思路和设计方法.（2）掌握信号发生器及示波器的基本用法.3.意义：增强动手能力，通过实践对滤波器进行进一步认识。1.2设计要求（1）设计迟滞比较器方波产生电路，频率为10KHz可调（2）设计一有源滤波器，经滤波电路得到的正弦信号幅度峰峰值为6V以上。1.3设计内容1、了解信号波形的产生与滤波电路的基本工作原理2、完成信号波形的产生与滤波电路的设计并分析计算单元电路，对元器件进行选型。3、绘制信号波形的产生与滤波电路的设计电路图4、组装、调试信号波形的产生与滤波电路的设计电路5、进行实物检查、设计答辩并完成设计报告武汉工程大学电气信息学院课程设计-2-1.4信号波形的产生与滤波电路的设计1.5设计器件第二章方案论证与比较1.方案原理模拟带通滤波器一般是用电路元件(如电阻、电容、电感)来构成我们所需要的频率特性电路。模拟带通滤波器的原理是通过对电容、电阻和电感参数的配置，使得模拟滤波器对基波呈现很小的阻抗，而对谐波呈现很大的阻抗，这样当负载电流信号通过该模拟带通滤波器的时候就可以把基波信号提取出来。目前，有些有源滤波器利用模拟电路实现带通滤波器检测负载电流的基波分量，并且在实际中得到了应用。武汉工程大学电气信息学院课程设计-3-2.优点:滤波器对基波呈现很小的阻抗,而对谐波呈现很大的阻抗，这样当负载电流信号通过该模拟带通滤波器的时候就可以把基波信号提取出来.3.缺点:由于模拟滤波器的中心频率对电路元件(如电容，电阻，电感)的参数十分敏感，较难设计出合适的参数，而且电路元件的参数会随外界环境的干扰发生变化，这会导致中心频率的偏移，影响滤波结果的准确性。第三章设计划分3.1方波产生电路1设计电路图：2设计原理:该电路实际上就是在迟滞比较器的基础上加了一个积分回路，迟滞比较器自身的特点有两个阈值电压+FVz和-FVz，再接通电源的瞬间，输出电压处于不定状态，假设输出电压偏于正向饱和，即Vo=+Vz时，加到电压比较器同相端得电压为+FVz，而加于反相端的电压，由于电容上的电压不能突变，只能由输出电+FVz时，输出电压迅速翻转到-Vz,-Vz又通过R3对C进行反相充电，知道Vc略负于-Vz值时，输出状态再次发生翻转。如此循武汉工程大学电气信息学院课程设计-4-环不已，形成一系列的方波。3作用：产生10KHz的可调方波信号.4参数计算：设t=0时，Vc=-Vz，则在2T时间内，电容C上的电压将以指数规律由-FVz向+Vz方向变化，电容器端电压随时间变化规律为CRtzcFvtv311)(设T为方波的周期，当2Tt时，ZcFVTv)2(,带入上式，可得zCRTzcFVeFVTv3211)2(1R对T求解，得12331ln211ln2RRCRFFCRT如适当选取1R和2R的值，可使得11ln12RR,即F=0.462，则振荡周期可简化为T=2CR3，振荡频率为CRTf3211。在Multisin仿真电路上连接迟滞回路比较器的实现电路，用AD9631作为电路的电压比较器，用示波器检测输出端口的波形，检查频率和幅值是否在要求的分范围内，一边调试一边计算。调试出一个最合适的参数，经调试得1R选为860，2R选为1K，3R选为2K，C选为