低频电子线路课程设计论文
有源带阻滤波器设计
姓名：田月 学号：2220121716
有源带阻滤波器设计
一．内容摘要：
本有源带阻滤波器主要通过电阻电容组成的外围网络和LM324芯片来实现功能。通过电容电阻的谐振作用实现帯阻的功能，通过LM324芯片实现放大信号的作用。通过调节电容电阻值改变增益中心频率和带宽。本次试验先由Multimism软件仿真，再用面包板接实际电路。 二．设计任务：
采用通用运放LM324设计一个有源带阻滤波器电路。 三．技术指标： 通带电压增益：1.0
输入信号频率范围：0~100KHz 中心频率：2KHz 带阻宽度:1.6~2.4KHz 输入信号电压：UI
1. 熟悉电路的工作原理。
2. 根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。 3. 画出电路原理图。（元器件标准化，电路图规范化） 4. 计算机仿真。 五．实验步骤： (1).工作原理：
带阻滤波器即不允许某一频率带范围内的信号通过，而允许其他频率的信号通过的滤波器。如要制作一个带阻滤波器，只需将一个低通滤波器和一个高通滤波器并联起来，再加 上一个求和电路，并使低通滤波器的截止频率于高通滤波器的截止频率方框图如下图：
f
H
低
f
L
。f
H
和
f
L
之间的频带即为带阻滤波器的阻带。
基本高通滤波器：截止频率：f=1/2π*R*C 基本低通滤波器：截止频率：f=1/2π*R*C (2).参数计算 1.通带增益：2.中心频率：
Af
up
=1+
R
R
f
1
=
1
2πRC
3.带阻宽度：B=2(2-4.选择性：Q=
A)f
up
1
2(2-Aup)
Af(s+
5.传输函数：As=
2
1
s
2
+
2
1
2
)
2
2
RC
2
S+
1
=
Au0(w0+s)s
2
22
RRC
1
2
+
Q
2
S+w0
6.带通电压放大倍数：Af=Au0=1
1
1
R
2
=
1
1
3
RR
f
+
1
2
7.阻带中心处的角频率：w0=
12
RRC
1
2
=2π BW=
Q
=
2
RC
2
8.品质因数：Q=
R
2
1
将元件参数代入上述公式中，取R1=2.3kΩ，R2=61kΩ，R3=1kΩ，
R
4
=0kΩ，R5=2.3kΩ，C1=6.6nF，C2=6.6nF，C3=13.3nF (3).计算机仿真 Multisim软件仿真图：
波特图仿真：
由电路图，波特图可以看出，各项指标均符合要求。中心频率1.991KHz，当衰减3dB时，上下限频率分别为1.652kHz ,2.464kHz，阻带宽度，中心频率，通频带电压增益在误差范围内，符合技术指标。
如要调整中心频率而带宽不变，或者调整带宽而中心频率不变。只需根据公式6，公式7调整R1，R2，C即可。如中心频率不变加宽带宽，只需使R1,R5升高,R2降低；带宽不变，提高中心频率，只需降低R1,R5,而R2不变。
(4.)电子元件选择：
61K电阻由10K电阻和51K电阻串联。2.3K电阻由2K和200欧，100欧电阻串联。13.3nF电容由10nF电容和3.3nF并联，6.6nF由两个3.3nF并联。共计：100欧电阻3个，200欧电阻2个，1K电阻一个，2K电阻两个，10K电阻
一个，51K电阻一个，3.3nF电容5个，10nF电容一个，LM324N芯片一个。此外，需要万用表一台，信号发生器一台，交流毫伏表一台，电源一台，面包板一块，导线若干。
(5).连接实际电路
(6).实际电路测试：
因为实际电路中没有测量波特图的仪器，我们用交流毫伏表测量输出电压替代。调整信号发生输出信号电压为142mVrms，当衰减3db时，输出端电压应为50mV左右，此时信号发生器上的显示的频率即为上下限频率。当交流毫伏表上测得输出电压最小时，这时信号发生器上显示的频率即为中心频率。
(7).实际电路数据记录：
当交流毫伏表上测得输出电压最小时，此时信号发生器显示的为中心频率
f
，我测得的
f
数值为1.91kHz，当将信号发生器的频率调至最大，此时交流
毫伏表的指针将接近满量程。记下该电压值为V1，再调节频率，使交流毫伏表指针接近0.707倍V1，这时的频率即为上限频率
f
H
，我测得的
f
H
值为
2.31kHz，再向下调节频率使交流毫伏表再次接近0.707倍V1时，记下此时的下限频率
f
L
，我测得的
f
L
为1.56kHz，满足带宽0.8kHz和中心频率2kHz要求，
数据接近理论值。
六．总结
本次有源带阻滤波器的设计实验，有很多问题和不足之处，感谢老师的悉心教导，还有同学们互相探讨中得出结果，不到一周的时间内就顺利完成了。星期一，老师指点了实验中注意的问题并且布置了任务，之后就去图书馆查找了相关
资料，借了好几本有关低频课设书，回寝室熟悉multisim软件，练习按照资料上的电路来搭建有源带阻滤波器的仿真电路。星期二，在实验室里把第一天搭建好的仿真电路重新搭了一遍，检查执行成功后，老师给发了LM324N芯片和面包板，然后尝试搭建电路，电路图很简单，但是实验室的材料有限，没有仿真上的电阻值和电容值，之后就一直调换电阻电容，使测出的带宽和中心频率贴近要求值，可惜一直不显示电压值。星期三，经过详细的排查，用万用表把面包板上的每个部件都测了一下，我发现是面包板上的孔有问题，重新插元器件后，顺利测出了理论的电压值和频率值，中午等待老师签字，记下数据，归还元器件，同时检查新芯片没有问题，提前完成任务。
本次试验的误差主要来源是： 1.系统误差。
2.电阻电容多为多个之间的串并联组合，其阻值容值与仿真时多有偏差，造成一定误差。
3.交流毫伏表比较灵敏，容易受到噪声干扰和人为干扰。 4.实验的电阻电容材料有限，不能很精确的凑出理论值。 七．参考文献
1.傅丰林.低频电子线路.高等教育出版社.2010. 2.张珊珊.低频电子线路实验.大连海事大学出版社.2010. 3.沈小丰.电子线路实验.清华大学出版社.2008. 4.从宏寿.电子设计自动化.清华大学出版社.2009.
5.郭锁利.基于Multisim的电子系统设计、仿真与综合应用（第二版）.2012. 6.有源带阻滤波器设计报告.百度文库.2012
低频电子线路课程设计论文
有源带阻滤波器设计
姓名：田月 学号：2220121716
有源带阻滤波器设计
一．内容摘要：
本有源带阻滤波器主要通过电阻电容组成的外围网络和LM324芯片来实现功能。通过电容电阻的谐振作用实现帯阻的功能，通过LM324芯片实现放大信号的作用。通过调节电容电阻值改变增益中心频率和带宽。本次试验先由Multimism软件仿真，再用面包板接实际电路。 二．设计任务：
采用通用运放LM324设计一个有源带阻滤波器电路。 三．技术指标： 通带电压增益：1.0
输入信号频率范围：0~100KHz 中心频率：2KHz 带阻宽度:1.6~2.4KHz 输入信号电压：UI
1. 熟悉电路的工作原理。
2. 根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。 3. 画出电路原理图。（元器件标准化，电路图规范化） 4. 计算机仿真。 五．实验步骤： (1).工作原理：
带阻滤波器即不允许某一频率带范围内的信号通过，而允许其他频率的信号通过的滤波器。如要制作一个带阻滤波器，只需将一个低通滤波器和一个高通滤波器并联起来，再加 上一个求和电路，并使低通滤波器的截止频率于高通滤波器的截止频率方框图如下图：
f
H
低
f
L
。f
H
和
f
L
之间的频带即为带阻滤波器的阻带。
基本高通滤波器：截止频率：f=1/2π*R*C 基本低通滤波器：截止频率：f=1/2π*R*C (2).参数计算 1.通带增益：2.中心频率：
Af
up
=1+
R
R
f
1
=
1
2πRC
3.带阻宽度：B=2(2-4.选择性：Q=
A)f
up
1
2(2-Aup)
Af(s+
5.传输函数：As=
2
1
s
2
+
2
1
2
)
2
2
RC
2
S+
1
=
Au0(w0+s)s
2
22
RRC
1
2
+
Q
2
S+w0
6.带通电压放大倍数：Af=Au0=1
1
1
R
2
=
1
1
3
RR
f
+
1
2
7.阻带中心处的角频率：w0=
12
RRC
1
2
=2π BW=
Q
=
2
RC
2
8.品质因数：Q=
R
2
1
将元件参数代入上述公式中，取R1=2.3kΩ，R2=61kΩ，R3=1kΩ，
R
4
=0kΩ，R5=2.3kΩ，C1=6.6nF，C2=6.6nF，C3=13.3nF (3).计算机仿真 Multisim软件仿真图：
波特图仿真：
由电路图，波特图可以看出，各项指标均符合要求。中心频率1.991KHz，当衰减3dB时，上下限频率分别为1.652kHz ,2.464kHz，阻带宽度，中心频率，通频带电压增益在误差范围内，符合技术指标。
如要调整中心频率而带宽不变，或者调整带宽而中心频率不变。只需根据公式6，公式7调整R1，R2，C即可。如中心频率不变加宽带宽，只需使R1,R5升高,R2降低；带宽不变，提高中心频率，只需降低R1,R5,而R2不变。
(4.)电子元件选择：
61K电阻由10K电阻和51K电阻串联。2.3K电阻由2K和200欧，100欧电阻串联。13.3nF电容由10nF电容和3.3nF并联，6.6nF由两个3.3nF并联。共计：100欧电阻3个，200欧电阻2个，1K电阻一个，2K电阻两个，10K电阻
一个，51K电阻一个，3.3nF电容5个，10nF电容一个，LM324N芯片一个。此外，需要万用表一台，信号发生器一台，交流毫伏表一台，电源一台，面包板一块，导线若干。
(5).连接实际电路
(6).实际电路测试：
因为实际电路中没有测量波特图的仪器，我们用交流毫伏表测量输出电压替代。调整信号发生输出信号电压为142mVrms，当衰减3db时，输出端电压应为50mV左右，此时信号发生器上的显示的频率即为上下限频率。当交流毫伏表上测得输出电压最小时，这时信号发生器上显示的频率即为中心频率。
(7).实际电路数据记录：
当交流毫伏表上测得输出电压最小时，此时信号发生器显示的为中心频率
f
，我测得的
f
数值为1.91kHz，当将信号发生器的频率调至最大，此时交流
毫伏表的指针将接近满量程。记下该电压值为V1，再调节频率，使交流毫伏表指针接近0.707倍V1，这时的频率即为上限频率
f
H
，我测得的
f
H
值为
2.31kHz，再向下调节频率使交流毫伏表再次接近0.707倍V1时，记下此时的下限频率
f
L
，我测得的
f
L
为1.56kHz，满足带宽0.8kHz和中心频率2kHz要求，
数据接近理论值。
六．总结
本次有源带阻滤波器的设计实验，有很多问题和不足之处，感谢老师的悉心教导，还有同学们互相探讨中得出结果，不到一周的时间内就顺利完成了。星期一，老师指点了实验中注意的问题并且布置了任务，之后就去图书馆查找了相关
资料，借了好几本有关低频课设书，回寝室熟悉multisim软件，练习按照资料上的电路来搭建有源带阻滤波器的仿真电路。星期二，在实验室里把第一天搭建好的仿真电路重新搭了一遍，检查执行成功后，老师给发了LM324N芯片和面包板，然后尝试搭建电路，电路图很简单，但是实验室的材料有限，没有仿真上的电阻值和电容值，之后就一直调换电阻电容，使测出的带宽和中心频率贴近要求值，可惜一直不显示电压值。星期三，经过详细的排查，用万用表把面包板上的每个部件都测了一下，我发现是面包板上的孔有问题，重新插元器件后，顺利测出了理论的电压值和频率值，中午等待老师签字，记下数据，归还元器件，同时检查新芯片没有问题，提前完成任务。
本次试验的误差主要来源是： 1.系统误差。
2.电阻电容多为多个之间的串并联组合，其阻值容值与仿真时多有偏差，造成一定误差。
3.交流毫伏表比较灵敏，容易受到噪声干扰和人为干扰。 4.实验的电阻电容材料有限，不能很精确的凑出理论值。 七．参考文献
1.傅丰林.低频电子线路.高等教育出版社.2010. 2.张珊珊.低频电子线路实验.大连海事大学出版社.2010. 3.沈小丰.电子线路实验.清华大学出版社.2008. 4.从宏寿.电子设计自动化.清华大学出版社.2009.
5.郭锁利.基于Multisim的电子系统设计、仿真与综合应用（第二版）.2012. 6.有源带阻滤波器设计报告.百度文库.2012