放大濾波電路設計
摘 要研究目的主要為自主設計乙個放大濾波電路，使其滿足相應引數要求，並且在放大器輸出端留有測試端子。本作品訊號源提供正弦輸入訊號，基本滿足電壓增益40db可調、低通濾波器、帶通濾波器設計等任務要求。
目 錄摘 要 ⅰ
第一章 設計內容及任務 1
1.1 任務 1
1.2 任務要求 1
第二章 設計方案及工作原理 2
2.1 預期實現目標 2
2.2 各模組的論證與選擇 2
2.2.1 放大部分 2
2.2.2 濾波部分 2
2.2.3 電源部分 3
2.2.4 元器件的選擇 3
第三章 必要的除錯與** 4
3.1 放大器模組 4
3.2 濾波器模組 5
3.2.1 低通濾波器模組 5
3.2.2 帶通濾波器模組 6
第四章 總結與展望 7
參考文獻 8
致謝 9
附錄 10
附錄一 電路原理圖 10
附錄二 ad圖 11
附錄三 pcb圖 12
附錄四 所用元器件清單 13
一、設計內容及任務
1.1 任務
設計並製作乙個能夠放大模擬訊號並且通過低通濾波器進行電子濾波、通過帶通濾波器，遮蔽其他頻段的電路。系統結構如圖1.1所示。
圖1.1
1.2 任務要求
（1）放大器輸入正弦訊號電壓振幅為10mv，電壓增益為40db可調，通頻帶為100hz～40khz,rl=1k，放大器輸出電壓無明顯失真。
（2）濾波器可設定為低通濾波器，其-3db截止頻率fc為15khz，2fc處放大器與濾波器的總電壓增益不大於30db。截止頻率的誤差不大於10%。rl=1k。
（3）製作乙個帶通濾波器，中心頻率30khz，通頻帶5khz，通帶內要求放大器與帶通濾波器的總電壓增益不大於45db。截止頻率的誤差不大於10%。rl=1k。
（4）所有電路為單電源供電。
（5）正弦輸入訊號由訊號源提供。
（6）放大器輸出端留出測試端子。
二、設計方案及工作原理
正如該賽題所述，主要任務是設計並製作乙個放大濾波電路，故本電路主要由放大部分和濾波部分組成。濾波部分又分為低通濾波部分和帶狀濾波部分。
2.1 預期實現目標
設計並製作乙個放大濾波電路，單電源供電且又訊號源提供正弦輸入訊號。放大器部分採用模擬訊號放大電路，將訊號的幅度由小放大，達到放大的效果；濾波部分採用低通濾波器和帶狀濾波器使低於截止頻率的訊號、特定頻段的波通過而遮蔽其他頻段，達到濾波的效果。
2.2 各模組的論證與選擇
2.2.1 放大模組
模擬訊號放大電路是一種最常用，最基本的模擬電子電路。模擬訊號放大電路中放大的概念是將訊號的幅度由小放大，像本次實驗中的實現電壓的40db增益。具體電路分解部分如圖2.1。
圖2.1
2.2.2 濾波部分
在有源濾波器中，常常把能通過訊號的頻率範圍定義為通帶，而把受阻或衰減訊號的頻率範圍稱為阻帶，通帶和阻帶的界限頻率稱為截止頻率。低通濾波器（low-pass filter）是容許低於截止頻率的訊號通過， 但高於截止頻率的訊號不能通過的電子濾波裝置。在本次比賽中，我們運用的是二階低通濾波器。相比於一階濾波器，二階的帶外衰減是40db/十倍頻，濾波效果更好，而且二階濾波器電容更容易選擇，對訊號的干擾更小
帶通濾波器（band-pass filter）是乙個允許特定頻段的波通過同時遮蔽其他頻段的裝置。
2.2.3 電源部分
由於選取的運算放大器為雙電源元件，而比賽規定只能單電源供電，因此加了電源後在兩個相等的電阻中加了乙個接地端，實現了運算放大器需要的雙電源輸入。
2.2.4 元器件選擇
在放大電路模組中，為了實現40db的電壓增益，我們選擇了電阻比為99的兩個定值電阻分別接在運放負極與輸出端和負極與地之間。由於當前市場在售的電阻規格有限，我們將最終的電阻選擇為9.9k和100，其中9.9k的電阻由9k和900的電阻等效。為了實現電壓可調，我們在查閱資料後，採用了200的電位器。在運算放大器的選取問題上，我們嘗試了多種規格，最後選擇了3554bm型號的運算放大器，除了放大效果好之外，該放大器的突出特點是沒有電壓偏置，穩定性高。
在濾波電路的選取中，由於電容的規格較為有限，因此我們先定下了電容的規格為1nf,隨後再經過不同的濾波器的要求，經過計算和多次除錯後確定了各個電阻的阻值。濾波電路中的運算放大器我們依舊選擇了3554bm。
電位器是具有三個引出端、阻值可按某種變化規律調節的電阻元件。電位器通常由電阻體和可移動的電刷組成。當電刷沿電阻體移動時，在輸出端即獲得與位移量成一定關係的電阻值或電壓。電位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。後者可視作一可變電阻器，由於它在電路中的作用是獲得與輸入電壓（外加電壓）成一定關係得輸出電壓，因此稱之為電位器。在本次比賽中，電位器作三端元件使用，實現電壓增益40db可調（即0-100倍可調）功能。
三、必要的除錯與**
3.1 放大器模組
放大器模組的測試電路如圖3.1、測試資料如圖3.2、放大低通帶通交流分析如圖3.3
圖3.1測試電路
圖3.2測試資料
圖3.3放大低通帶通交流分析
3.2 濾波器模組
3.2.1 低通濾波器模組
低通濾波器模組的測試電路如圖3.4、測試資料如圖3.5、放大低通帶通交流分析如圖3.6
圖3.4測試電路
圖3.5測試資料
圖3.6放大低通帶通交流分析
3.2.2 帶通濾波器模組
帶通濾波器模組的測試電路如圖3.7、測試資料如圖3.8、放大低通帶通交流分析如圖3.9
圖3.7測試電路
圖3.8測試資料
圖3.9放大低通帶通交流分析
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