课程设计（论文）-基于运算放大器的工频信号陷波器设计

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1、燕山大学课程设计说明书燕山大学课程设计说明书题目：基于运算放大器的工频信号陷波器设计学院（系）：电气工程学院年级专业：08级检测技术及仪器学号：学生姓名：指导教师：教师职称：讲师2共13页第页燕山大学课程设计说明书燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系学号学生姓名专业（班级）检测技术及仪器2班设计题目基于运算放大器的工频信号陷波器设计设计技术参数设计消除叠加在频率为1kHz以上的测试信号中所包含的50Hz工频信号。设计要求1：完成题目的理论设计模型；2：完成电路的multisim仿真；工作量1：完成一份设计说明书(其中包括

2、理论设计的相关参数以及仿真结果)；2：提交一份电路原理图；工作计划周一，查阅资料；周二到周四，理论设计及计算机仿真；周五，撰写设计说明书；参考资料1：基于运算放大器和集成电路的电路设计2：模拟电子技术3：电路原理4：数字电子技术指导教师签字温江涛基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2011年6月23日2共13页第页燕山大学课程设计说明书目录第1章摘要4第2章引言4第3章电路原理图5第4章基于运算放大器的工频信号陷波器构建64.1理论分析64.2参数计算74.3电路组成8第5章基于运算放大器的工频信号陷波器性能测试95.1

3、multisim各频率信号源仿真95.2数据记录11第6章结论11心得体会12参考文献1315共14页第页燕山大学课程设计说明书第1章摘要本文介绍一种基于运算放大器的工频信号陷波器的设计与制作，简要地介绍了工频信号陷波器的工作原理与设计方案，并详细地介绍了该陷波器的参数设计和制作过程，通过multisim的仿真与测试，记录和分析了该陷波器的工作特性与陷波性能，论证了该陷波器的可行性。该陷波器陷波性能良好，带宽较小，电路线路简单，易于实现，滤波性能方便调整，具有很大的实际应用价值。第2章引言工频陷波器是阻带宽度较小的带阻滤波器，它的作用是阻止或滤掉信号中有害分量，达到

4、减少对电路的影响。工频为一频率单一且固定的某一信号，工频通常和二次谐波及高次谐波同时出现。而有时工频是不需要的，甚至会给其他信号造成很大的干扰。工频陷波器就是为了很大程度地抑制或阻止该种所不需要工频信号，同时对其他频率的信号没有较大的抑制作用。高性能的工频陷波器，它应能完全滤除工频和其高次谐波而不衰减其他谐波。要获得这样高的性能，需要Q值很高的滤波器，而且调谐必须非常准确，而Q值可调双T型带阻滤波器的Q值达到150，但是Q值过高又会影响响应时间，且由于元器件的非理想性，Q值又不易太大。获得高性能的工频陷波器，采用双T型带阻滤波器来实现陷波可大大提高其性能指标。工频陷

5、波器不仅在通信领域里被大量应用，还在自动控制、雷达、声纳、人造卫星、仪器仪表测量及计算机技术等领域有着广泛的应用。15共14页第页燕山大学课程设计说明书第3章电路原理图15共14页第页燕山大学课程设计说明书第4章基于运算放大器的工频信号陷波器构建4.1理论分析基于运算放大器的工频信号陷波器设计，用以消除叠加在频率为1kHz以上的测试信号中所包含的50Hz工频信号，即设计中心频率分别为50Hz的窄带陷波器。输入信号通过陷波器，然后经过反相器输出，反相器是使输入输出有π左右的相位差，便于对比输入输出波形，从而观察分析滤波情况。电路构建框图和最终电路图如图4.1.1图4.

6、1.2所示反相器50HZ陷波器输入输出输出信号信号图4.1.1基于运算放大器的工频信号陷波器构建框图图4.1.2基于运算放大器的工频信号陷波器电路图15共14页第页燕山大学课程设计说明书满足指定中心频率和带宽要求，基于仅仅需要消除叠加在频率为1kHz以上的测试信号中所包含的50Hz工频信号，为了降低带宽，则需要选用高品质因数Q的电路，本设计选用Q=150，其电路如图4.1.2所示该电路的带阻函数：(4.1.1)将上式化成标准形式,则(4.1.2)令对应系数相等，通过观察可得：令，可得(4.1.3)4.2参数计算当中心频率为50Hz时，Q为最大值150时，则根据式（1

7、.1.3）取，则可得，，，由于反向器的放大倍数为-1所以取15共14页第页燕山大学课程设计说明书4.3电路组成图4.3.1工频信号有源陷波器Multisim仿真电路电路参数：15共14页第页燕山大学课程设计说明书第5章基于运算放大器的工频信号陷波器性能测试5.1multisim各频率信号源仿真图5.1.1=49Hz时仿真波形图15共14页第页燕山大学课程设计说明书图5.1.2=50Hz时实测波形图图5.1.3=51Hz时实测波形图15共14页第页燕山大学课程设计说明书5.2数据记录表5.1.1=49Hz、50Hz、51Hz时数据记录频率/Hz输入幅值/V输出幅值