高阶低通有源滤波器研究与设计毕业设计(编辑修改稿)

高阶低通有源滤波器研究与设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

中，电信号的产生、发 出 、接 受 、变 化 和处理， 基本 都 是 以放大电路 做 为 基础 的。 20 世纪初，电信号放大的实现 和 真空 三极管 的发明，标志着 电子学 发展到 了 一个新的 高度。 20 世纪 40 年代末晶体管的问世， 尤其 是 60 年代 集成电路 的 发明 ，加 快 了电子放大器 和 电子系统小型化和微型化的进程 速度。 现代使用最广的 集成放大器 是以 双极型晶体管 或 场效应晶体管 作为晶体管的 放大电路为基础。 微波 、高频 的低噪声放大 以及大功率放大 ，常用 的是分立晶体管放大器。 微波 和高频 的大功率放大主要 依 靠特殊类型的真空管，比 如功率三极管 、 四极管、 速调 管、 磁控 管、 正交场放大 管以及 行波 管等。 放大电路的前置部分或集成电路 元 器 件 变质 会 引起高频振荡产生 杂 声，检查各 个 部分 的 元 器 件， 如果 元 器 件 没有 损坏， 那么 再在磁头 信号线 与地间计算机信息工程学院毕业设计说明书 10 并接一个 1000PF～ 0． 047F 的 电容 ， 杂 声 如果 不消失， 那么 需要更换 新的 集成块。 原则 （ 1）静态工 作点合适：合适的 元器件参数 、合适的 直流电源。 （ 2）动态信号 可以 作用 在 晶体管的输入回路 上 ，在负载上获得了的动态信号 就是已经放大了的。 （ 3）对实用放大电路的要求：直流 、共地 电源种类 要 尽可能 的 少、负载上 面没有 直流分量。 放大电路本身的特点： 一、有 动 态和 静 态两种工作 的 状态，所以有时 候 往往 需 要画出它的 交流通路和 直流 通路才能进行分析； 二、电路 通常会 有负反馈，这种反馈有 的 时 候会 在本级内，有 的 时 候 是从后 一 级反馈到前 一 级 的 ，所以在分析这一级时还要能 分析前后，分析到位。 在弄 懂了 每一级的原理之后就 能 把整个电路串通起来 然后 进行全面综合。 放大倍数 放大倍数又称 为 增益，它是衡量放大电路 的 放大能力的 一个重要 指标。 根据 所 需要处理的输入和输出量的不同，放大 的 倍数有电 流 、电 压 、互导 、互 阻 和功率放大倍数 等 等，其中应用最多 的是电压放大倍数。 输入电阻 放大电路的输入电阻是从输入端向放大电路内 输入 进去的等效电阻，它 相当于 放大电路 的 输出端接 到 实际负载电阻 以 后，输入电压与输入电流之比，即 Ri=Ui/Ii。 对于信号源来说，输入电阻就 相当于 它的等效负载。 放大电路对信号源的影响程度 由输入电阻的大小所反映。 输入电阻越 小 ，放大电路从 信号源汲取的电流（即输入电流）就越 大 ，信号源内阻上的压降就越 大 ，其实际输入电压就 和 信号源电压 越接近 ，常称 之 为恒压输入。 反之，当要求恒流输入时， 就 必须 用条件 RiRs； 如果 要求获得输入 最大功率 ， 那么 要求 Ri=Rs，常称 之 为阻抗匹配。 输出电阻 就 负载而言，放大电路的输出端可 看做 为一个信号源。 输出电阻越计算机信息工程学院毕业设计说明书 11 大 ，输出电压受负载的影响就越 大 ， 如果 Ro=0， 那么 输出电压的大小 就会 不受 RL 的大小影响，称 之 为恒压输出。 当 RLRo 时 ，就可以 得到恒流输出。 因此，放大电路带负载能力的大小 由输出电阻的大小反映。 分类 根据放大电路的作用可以将其分为： 电流 放大电路、 功率 放大电路 和电压 放大电路。 根据放大电路的组成元 器 件可以分为 效应管放大 电路和 晶体管放大长 电路。 晶体管放大电路基本形式 一般 有 以下 三种：共集放大电路，共基放大电路 以及 共射放大电路；场效应管放大电路基本 的 形式有 以下 两种：共 漏 放大电 路及 共 源 放大电路。 这几种电路经常需要一起组合使用才能构成多级放大器。 一、共发射极放大电路 共发射极放大电路简称 为 共射电路，输入端 AA′ 外接需要放大的信号源；输出端 BB′ 外接负载。 发射极为输入信号 ui 和输出信号 uo 的公共端。 公共端通常称为 “ 地 ” （ 并不是真正意义上的大地 ），其电位为零，是电路中其他各点电位的参考点，用 “⊥” 表示。 1．电路的组成及各元件的作用 （ 1）三极管 VNPN 管，具有放大功能，是放大电路的核心。 （ 2）直流电源 VCC 让 三极管工作在放大状态， VCC 一般 是 几伏到几十伏。 （ 3）基极偏置电阻 Rb 能让 发射结正向偏置，并向基极提供合适的基极电流（。 Rb 一般为几十千欧至几百千欧。 （ 4）集电极负载电阻 Rc 它将集电极电流的变化转换成集 射极之间电压的变化，以实现电压放大。 Rc 的值一般为几千欧至几十千欧。 （ 5）耦合电容 C C2 又 叫做 隔 直电容，起通交流隔直流的作用。 CC2 一般为几微法至几十微法的电解电容器，在联结电路时，应注意电容器的极性，不能接错。 2．放大电路的静态分析：静态是指放大电路没有交流输入信号（ ui=0）时的直流工作状态。 静态时，电路中只有直流电源 VCC 作用，三极管各极电流和极间电压都是直流值，电容 C C2 相当于开路，其等效电路如图 622计算机信息工程学院毕业设计说明书 12 所示，该电路称为直流通路。 对放大电路进行静态分析的目的是为了合理设置电路的静态工作点（用 Q表示），即静态时电路中的基极电流 IBQ、集电极电流 ICQ 和集 射间电压UCEQ 的值，防止放 大电路在放大交流输入信号时产生的非线性失真。 三极管工作于放大状态时，发射结正偏，这时 UBEQ 基本不变，对于硅管约为 ，锗管约为。 二 、功率放大电路 1．功率放大电路的基本概念功率放大电路的任务是输出足够的功率，推动负载工作。 例如 电动机旋转 、继电器动作、 扬声器发声 等。 电压 放大电路和 功率 放大电路都是利用三极管的放大作用将信号放大，不同的是功率放大电路以输出足够的功率为目的，工作在大信号状态；而电压放大电路的目的是输出足够大的电压，工作在小信号状态。 功率放大电路应满足以下要求： （ 1）输出功率足够大为了获得较大的输出信号电压和电流，往往要求三极管工作在极限状态。 实际应用时，应考虑到三极管的极限参数 PCM、 ICM和 U(BR)CEO。 2）动态工作分析设输入信号为正弦电压 ui，如图 630a 所示。 在正半周时， V1 管发射结正偏导通， V2 管发射结反偏截止，由 +VCC 提供的电流 ic1经 V1 管流向负载，在负载 RL 上获得正半周输出电压 uo。 同理，在负半周时，V1 管发射结反偏截止， V2 管发射结正偏导通，由 VCC提供的电流 ic2 从 VCC端经负载流向 V2 管，在 RL 上获得负半周输出电压 uo。 可见，在 ui 的整个周期内， V1 管和 V2 管轮流导通，相互补充，从而在 RL 上得到完整的输出电压 uo，故称为补对称功率放大电路。 三、 集成功率放大电路简介 集成功率放大电路是将功率放大电路中的各个元件及其联线制作在一块半导体芯片上的整体。 它具有体积小、重量轻、可靠性高、使用方便等优点，因此在收录机、电视机及伺服放大电路中获得广泛应用。 四、多级放大电路简介 实际应用中，放大电路的输入信号都是很微弱的，一般为毫伏级或微伏级。 为获得推动负载工作的足够大的电压和功率，需将输入信号放大成千上计算机信息工程学院毕业设计说明书 13 万倍。 由于前述单级放大电路的电压放大倍 数通常只有几十倍，所以需要将多个单级放大电路联结起来，组成多级放大电路对输入信号进行连续放大。 多级放大电路中，输入级用于接受输入信号。 为使输入信号尽量不受信号源内阻的影响，输入级应具有较高的输入电阻，因而常采用高输入电阻的放大电路，例如射极输出器等。 中间电压放大级用于小信号电压放大，要求有较高的电压放大倍数。 输出级是大信号功率放大级，用以输出负载需要的功率。 多级放大电路的级间耦合方式及特点在多级放大电路中，级与级之间的联结方式称为耦合。 级间耦合时应满足以下要求：各级要有合适的静态工作点；信号能从前级顺利 传送到后级；各级技术指标能满足要求。 计算机信息工程学院毕业设计说明书 14 第 3 章 软件介绍 PROTEL 介绍 PROTEL 是 Altium 公司在 80 年代末推出的 EDA 软件，在电子行业的CAD 软件中，它当之无愧地排在众多 EDA 软件的前面， 作为 电子设计者 们 的首选软件，它 很 早就 开始 在国内使用，普及率也 是 最高 的 ，有 一 些高校的电子专业 甚至 还开设了 该 课程来学习 这款软件 ， 基本上 所有电子公司都 会 用到它， 很 多 大 型公 司在招聘人才 的 时 候都会 在 他们的 条件栏上写 上 要求会 熟练使用 PROTEL。 [8] 2020 年年底， 作为 Protel 软件的原厂商 Altium 公司 ， 推出了 Protel 系列的最新高端版本 Altium Designer。 Altium Designer ，它是 一个软件完全一体化 的 电子产品开发系统的新版本，也是业 内 第一款也是唯一一种完整的板级设计解决方案。 Altium Designer 是业界 第一 个 将可编程器件设计、基于处理器设计的嵌入式软件开发功能、集成化 PCB 设计和设计流程整合到一起的产品，一种 可以 同时进行 FPGA 和 PCB 的 设计 和 嵌入式设计的解决方案，具有 非常完善的 将设计方案从概念转 换 为最终成品所需的全部功能。 [9] 特色： Protel99 SE 一 共 可以 分 为 5 个模块，分别是 PCB 的 设计、自动 化 布线图、原理图的 设计、 PLD 的 设计、原理图 的 混合信号 的 仿真。 下面就 介绍一 点 Protel99SE 的 一 部分功能 ： 1 可 以 生成 30 几 种格式的电气连接网络表； 2 非常 强大的编辑 全局的 功能； 3 在原理图 里 选择 一个 一级器件， PCB 里 同样的 一级 器件也 会 被选中； 4 同时运行 PCB 和 原理图 ，在打开的 PCB 图和 原理 图 时 允许双向交叉查找 网络 、 元器件和引脚 5 不但能 进行 由原理图到 PCB 的 正向注释元器件标号，也可以进行 由 PCB 到原理图的 反向注释， 让 PCB 和 电气原理图 在设计上 能保持一致 ； 计算机信息工程学院毕业设计说明书 15 6 可以 满足国际化 的 设计要 求 ；数模混合仿真 更方便易用 ； 7 支持用 CUPL 语言和原理图设计 PLD，生成标准的 JED下载文件；。