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1、 廣州大學 綜合設計性實驗 報告冊 實驗項目 選頻網絡的設計及應用研究 學院 物電學院 年級專業(yè)班 電子131 姓名 朱大神 學號 成績 實驗地點 電子樓316 指導老師 《綜合設計性實驗》預習報告 實驗項目：選頻網絡的設計及應用研究 一 引言： 選

2、頻網絡在信號分解、振蕩電路及其收音機等方面有諸多應用。比如，利用選頻網絡可以挑選出一個周期信號中的基波和高次諧波。選頻網絡的類型和結構有很多，本實驗將通過設計有源帶通濾波器實現(xiàn)選頻。 二 實驗目的： （1）熟悉選頻網絡特性、結構及其應用，掌握選頻網絡的特點及其設計方法。 （2）學會使用交流毫伏表和示波器測定選頻網絡的幅頻特性和相頻特性。 （3）學會使用Multisim進行電路仿真。 三 實驗原理： 帶通濾波器： 這種濾波器的作用是只允許在某一個通頻帶范圍內的信號通過，而比通頻帶下限頻率低和比上限頻率高的信號均加以衰減和抑制。 典型的帶通濾波器可以從二階低通濾波器中將其中

3、一級改成高通而成，如圖1所示。 圖1 二階帶通濾波器 電路性能參數可由下面各式求出。 通帶增益： 其中B為通頻帶寬。 中心頻率： 通帶寬度： 品質因數： 此電路的優(yōu)點是，改變和的比值，就可以改變通帶寬度B而不會影響中心頻率。 圖1 二階帶通濾波器 四 實驗內容： 設計一個中心頻率，品質因數的帶通濾波器。 五 重點問題： （1）確定帶通濾波器的中心頻率、上限頻率及下限頻率。 （2）驗證濾波器是否能篩選出方波的三次諧波。 六 參考文獻： [1]熊偉等.Multisim 7 電路設計及仿真應用.北京：清華大學出版社，20

4、05. [2]吳正光，鄭顏.電子技術實驗仿真與實踐.北京：科學出版社，2008. [4]童詩白等.模擬電子技術基礎（第三版）.北京：高等教育出版社，2001. [3]承江紅，謝陳躍.信號與系統(tǒng)仿真及實驗指導.北京：北京理工大學出版社，2009. 《綜合設計性實驗》實驗報告 實驗項目：選頻網絡的設計及應用研究 摘要： 帶通濾波器理論計算：中心頻率，下限頻率，上限頻率。 帶通濾波器Multisim仿真：中心頻率，下限頻率，上限頻率。 帶通濾波器實際電路實驗：中心頻率，下限頻率，上限頻率。 設計的帶通濾波器可以篩選出頻率為2000Hz的方波的三

5、次諧波。 一 引言： 選頻網絡在信號分解、振蕩電路及其收音機等方面有諸多應用。比如，利用選頻網絡可以挑選出一個周期信號中的基波和高次諧波。選頻網絡的類型和結構有很多，本實驗將通過設計有源帶通濾波器實現(xiàn)選頻。 二 實驗要求： 設計一個帶通濾波器，要求中心頻率，品質因數，要求帶通濾波器能篩選出頻率為2000Hz的方波的三次諧波。 三 實驗儀器: 名稱 數量 名稱 數量 10KΩ電阻 3 0.1μF電容 2 75KΩ電阻 2 萬用表 1 10KΩ電位器 2 雙蹤示波器 1 OP07CP運放 1 信號發(fā)生器 1 萬用板 1 穩(wěn)壓電

6、源 1 排針 若干 導線 若干 電烙鐵 1 Multisim軟件 1 焊錫 一卷 螺絲刀 1 四 實驗內容及步驟： （1）理論設計 1.用圖1所示電路設計帶通濾波器。 2.參數計算 ?取品質因數Q=10，中心頻率，通帶增益，，， ?通帶增益 ?上限頻率 下限頻率 ?由， 得 ?由 和 聯(lián)立 解得， （2）Multisim電路仿真 按圖1所示電路及步驟（1）計算所得參數搭建仿真電路，如圖2所示。 圖2 二階有源帶通濾波器仿真電路 1.測試中心頻率，下限頻率，上限頻率 開啟仿真開關，調節(jié)信號發(fā)生器輸

7、出（有效值）的正弦波，調節(jié)頻率，使輸出最大，此時頻率為中心頻率；繼續(xù)調節(jié)頻率使輸出為0.707，此時的頻率分別為下限頻率，上限頻率，數據記入表1-1，波形記入表1-2。 2.測試帶通濾波器的頻響特性 打開虛擬波特測試儀，觀察帶通濾波器的幅頻特性和相頻特性，數據記入表2。 3.用帶通濾波器篩選出頻率為2000Hz的方波的三次諧波 調節(jié)信號發(fā)生器，輸出頻率為2000Hz的方波，調節(jié)頻率為，用示波器觀察輸出波形，數據記入表3。 （3）真實電路實驗 按圖1所示電路及步驟（1）計算所得參數在萬用板上焊接電路，其中，這兩個電阻用兩個10KΩ的電位器代替便于調試由兩個阻值為75KΩ的電阻并聯(lián)

8、而成，由兩個阻值為的電阻串聯(lián)而成。 1.測試中心頻率，下限頻率，上限頻率 接通電源，調節(jié)信號發(fā)生器輸出（有效值）的正弦波，調節(jié)頻率，使輸出最大，此時頻率為中心頻率；繼續(xù)調節(jié)頻率使輸出為0.707，此時的頻率分別為下限頻率，上限頻率，數據記入表1-1，波形記入表1-2。 2.用帶通濾波器篩選出頻率為2000Hz的方波的三次諧波 調節(jié)信號發(fā)生器，輸出頻率為2000Hz的方波，調節(jié)頻率為，用示波器觀察輸出波形，數據記入表3。 五 實驗數據處理及結果表示： 表1-1 測試，， /Hz 1954 /Hz 1999 /Hz 2015 仿真電路 /V 2 2

9、2 61 32.8 /V 2.426 3.488 2.411 1.213 1.744 1.206 /Hz 1875 /Hz 1992 /Hz 2112 真實電路 /V 2 2 2 237 8.4 /V 2.56 3.65 2.53 1.26 1.825 1.165 表1-2 處波形 仿真電路 真實電路 表2 帶通濾波器的頻響特性 幅頻特性 相頻特性 表3 篩選頻率為2000Hz的方波的三次諧波 仿真電路 波形頻率 1989.8Hz 真實電路 波形頻率

10、 1988.4Hz 六 實驗結果分析： （1）理論設計、仿真電路、真實電路實驗結果對比 /Hz /Hz /Hz B Q 理論設計 2000 1900 2100 200 10 2 仿真電路 1999 1954 2015 61 32.8 1.744 真實電路 1992 1875 2112 237 8.4 1.825 （2）誤差分析 1.真實電路實驗中輸出波形不穩(wěn)定原因：原件接觸不良；電路排線太密，兩條焊錫之間產生電容，影響電路功能；單運放電路不穩(wěn)定。 2.中心頻率不準確：原件精度不夠；欠進一步調試。 總體來說，實驗雖有

11、誤差，但設計的濾波器實現(xiàn)了選頻功能，實驗設計合理，結果比較理想。 七 實驗心得： 歷時兩周，這次設計性實驗隨著老師在記錄表上打鉤畫圈，結束了。兩周時間不長，但帶給我的體驗與感受卻很多。 我在理論設計上花的時間并不多，因為剛好模電實驗也做了關于濾波器的實驗，我就參考模電實驗中帶通濾波器的電路，按設計要求計算好參數，畫出了電路。從設計到Multisim仿真，一切都很順利，并沒有消耗太多時間。 前期的順利讓我以為這個設計性實驗將會一直很順利地進行下去，但是在實際電路的實驗中，我才真正體會到“理想與現(xiàn)實”的差距。 我先用面包板插上原件測試了一下電路，中心頻率是2100Hz，當時想著面包板

12、可以做出來，那就焊一個電路吧，于是又焊了一個電路。然而焊接的電路效果卻沒有面包板那么理想，調試了好久才調出了波形，調出波形后又調試了好久才把中心頻率調到了1992Hz。最后是拿焊的板去檢查，因為我在焊接的板子上花了更多的心思，我希望展示花了心思的成果。 在電路調試過程中，煩躁過，不耐心過，不過最后做出來了還是覺得很有成就感。這次設計性實驗步不僅僅讓我更加了解帶通濾波器的性能，還讓我變得更有耐心，更細心，因為帶著焦急煩躁的心情是很難做成事情的。 由于單運放做出來的濾波器不夠穩(wěn)定，所以在后續(xù)的學習中，我打算借鑒做雙運放濾波器的同學的電路，嘗試設計雙運放的濾波器。希望能在對比中進步。 八 參考文獻： [1]熊偉等.Multisim 7 電路設計及仿真應用.北京：清華大學出版社，2005. [2]吳正光，鄭顏.電子技術實驗仿真與實踐.北京：科學出版社，2008. [4]童詩白等.模擬電子技術基礎（第三版）.北京：高等教育出版社，2001. [3]承江紅，謝陳躍.信號與系統(tǒng)仿真及實驗指導.北京：北京理工大學出版社，2009.