中北大学
课 程 设 计 说 明 书
学生姓名指纹鼠标: | 罗再兵 | 学 号： | 0906044151 |
学 院: | 电子与计算机科学技术学院 |
专 业: | 电子科学与技术 |
题 目: | |
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指导教师：孟令军挤爆胶囊 职称: 副教授可利霉素作用与用途
石墨冷铁
2011 年 12 月 30日
墨水生产1、设计任务············································2
2、设计目的············································2
3、设计方案············································2
4、参考电路设计与分析··································3
4.1、同相比例放大器·································3
4.2、二阶压控电压源低通滤波器·······················3
4.3、二阶压控电压源高通滤波器·······················4
5、信号放大滤波电路····································5
5.1信号放大滤波电路设计·····························5
5.2信号放大滤波电路仿真·····························6
5.3信号放大滤波电路性能评估·························8
5.4信号放大滤波电路PCB板图·························8
6、 设计仪器设备········································9
7、 设计心得············································9
一.设计任务
1、查阅熟悉相关芯片资料；
v 2、选择合适的运算放大器，实现信号的3级放大；总放大倍数为12；
3、并通过高通、低通滤波电路滤波；
4、利用PROTEL绘制电路原理图和印刷板图，并利用multisim软件仿真。
二. 设计目的
1、掌握电子电路的一般设计方法和设计流程。
2、学习使用PROTEL软件绘制电路原理图和印刷版图。
3、掌握应用multisim对设计的电路进行仿真，通过仿真结果验证设计的正确性。
三．设计方案
由设计题目和设计要求可知，设计此电路需要用到集成运算放大器和高
低通滤波电路，首先信号放大12倍，我们选用同相比例放大器放大，该电路结构简单，性能良好；滤波电路部分我们选用典型的二阶压控电压源低通滤波器和二阶压控电压源高通滤波器，该电路具有电路元件少，增益稳定，频率范围宽等优点。设计框架图如下：
信号输入
信号输出
图1 信号放大滤波电路设计方案
图1为信号放大滤波电路设计方案。在这一方案中，系统主要由同相比例放大器、二阶压控电压源低通滤波器、二阶压控电压源高通滤波器组成。
由于要求实现信号的3级放大，总放大倍数为12，信号经过同相比例放大器后放大12倍，再经过二阶压控电压源低通滤波器（在通频带内增益等于1）过滤掉高频信号而留下所需频率信号，然后再经二阶高通滤波器（在通频带内增益等于1）后就可以得到我们所需频段的信号。
四．参考电路设计
1、同相比例放大器
同相输入比例运算电路如图2所示。该电路是一个电压串联负反馈电
路。要求两输入回路参数对称，即，//，。 其放大倍数为:/
图2 同相比例放大器
2、二阶压控电压源低通滤波器
1）、电路分析 二阶压控低通滤波器电路如图3所示。该电路具有元件少，增益稳定，频率范围宽等优点。电路中C1、C2、R1、R2构成反馈网络。运算放大器接成电压跟随器形式，在通频带内电压增益等于1。
图3 二阶压控电压源低通滤波器
2）、电路传递函数和特性分析 二阶低通滤波器的传递函数由式（1-1）决定
(1-1)
式中，Aup为同带增益，表示滤波器在通频带内的放大能力，图3 所示滤波器Aup=1；w0为截止角频率，表示滤波器的通带与阻带的分界频率；Q为品质因数，是一个选择因子，其值的大小由幅频特性曲线决定。若取R1=R2=R，则电路的Q和w0的值由式（1-2）和式（1-3）决定：
(1-2)
(1-3)
3）、电路元件参数的设定 根据低通滤波电路的截止频率f0，先确定R的值，然后根据式（1-2）和式（1-3）求出C1和C2为
(1-4)
(1-5)
3、二阶压控电压源高通通滤波器
1）、电路分析 二阶压控高通滤波器电路如图4所示。从电路图看，高通滤波器与低通滤波器电路形式相似，只是两者电阻与电容位置互换。因此该电路的分析方法与涉及步骤与低通滤波电路基本相同。电路中C1、C2、R1、R2构成反馈网络。运算放大器接成电压跟随器形式，其闭环增益等于1。
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