带通滤波器设计实验报告

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1、实验项目 学校 学院 班级 姓名 学号 指导老师电子系统设计实践报告带通功率放大器设计 宁波大学科技学院 理工学院12自动化2班woni udtk时 间 2014-12-4一、设计课题设计并制作能输出0.5W功率的语音放大电路。该电路由带通滤波器和功率放大器构成。二、设计要求(1) 电路采用不超过12V单(或双)电源供电；(2) 带通滤波器：通带为300Hz3.4kHz,滤波器阶数不限；增益为20dB；(3) 最大输出额定功率不小于0.5W，失真度10% (示波器观察无明显失真)；负载(喇叭)额定阻抗为8Q0( 4)功率放大器增益为 26dB。 (5)功率放大部分允许采用集成功放电路。三、电路

2、测试要求(1) 测量滤波器的频率响应特性，给出上、下限截止频率、通带的增益；(2) 在示波器观察无明显失真情况下，测量最大输出功率(3) 测量功率放大器的电压增益(负载：8Q喇叭；信号频率：1kHz)；四、电路原理与设计制作过程4.1 电路原理 带通功率放大器的原理图如下图1所示。电路有两部分构成，分别为带通滤波器和功率 放大器。滤波器电路的设计选用LM358双运放设计电路。LM358是一个高输入阻抗、高共模抑 制比、低漂移的小信号放大电路。高输入阻抗使得运放的输入电流比较小，有利于增大放大 电路对前级电路的索取信号的能力。在信号的输入的同时会不可避免的掺杂着噪声和温漂而 影响信号的放大，因此

3、高共模抑制比、低温漂的作用尤为重要。带通滤波器的设计是由上限截止频率为3400HZ的低通滤波器和下限截止频率为300HZ 的高通滤波器级联而成，因此，设计该电路由低通滤波器和高通滤波器组合成二阶带通滤波 器(巴特沃斯响应)。功率放大电路运用 LM386 功放，该功放是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压 增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收 音机之中。4.2电路设计制作4.2.1 带通滤波电路设计(1)根据设计要求，通带频率为300HZ2.4KHZ,滤波器阶数不限，增益为20dB，所以采取二阶高通和二阶低通联级的设计方案，选择低通放大十倍。高通不放

4、大。缴刖社电HS(VCVS)电時盂限性3止而冷乔门C TO7Q“_彻1 24610Zfiti.m9.B22.5923.1413.W33.W#i0itRh2.2311.W0.977乩网O.7D5(h&対开殆2.m1.303 .968o.snftD.7D&S出Q2.7K21.9104.BS65.640655fc电略尤件值亠毛璃远枚托I大T皿尺和血、皿的ifi恥電号JS対失 厲辭彩.在叽处运玻的幵歼増益A-至少是桂據 輔席挽的50桶_* 电H1为播阳K = 1 IH的11 甲W超 Z*岡棚輩抿钾M ATSBM压挖电 CVC5)ei*在叫址血教的评环塔总伍如丸是卷潢ItMl益的滋信3-4站益嘗册瀏龍，

5、输出电抗高、岀阻眦低 婆求运放的兄A1M&十叫)丸斌対咆粳有有有刚相柞用. 靈求远曲的. 肉蛊总踣1由i同相曙可推用i ffzCfc&-0.707Ai.I2 *46H10ff.1. *22I.13&0.8240.617d.S2i权畑KiS.3 . Jflft* .ZMJ1.5173.W5124292.742R* 1.ffH 6.7523HS3.2Q33.3723,560肾 j.4.Jt,fli6.?525.4+4L.QI1羁硕sa.wjtt说0.c,O-33CCT2C2C2C2C高通滤波器的截止频率为300HZ，根据上表可得两个电容C=0.03uf，实际取值33nf。然后根据下面公式r 100

6、k = AC一般取K值的范围：1坯Kw】仇求出了 K值约为11.11,高通滤波器放大倍数为1,可以看到高通滤波器增益Av为1, K=11.11时，R1=12.499千欧，R2=25.009千欧，实际电阻取R1=12千欧，R2=24千欧。低通滤波器的截止频率为3400HZ，根据上表可得C=0.003uf,则C1=0.006uf,实际取 值C=3.3nf, C1=6.8nf。然后根据下面这个公式型f.c一般取K值的范围求出了 K值约为9.8,低通滤波器放大倍数为10。可以看到高通滤波器增益Av为10，K=9.80 时， R1=4.5276 千欧， R2=26.8716 千欧， R3=34.888

7、千欧， R4=313.9724 千欧。取实际电阻 R1=4千欧，R2=24千欧,R3=30千欧,R4=270千欧。（2）带通滤波电路在 Multisim 中仿真如下4.2.2功率放大器设计该电路为LM386的一种基本用法，外接元件最少的一种用法，电容250卩F为输出电容,由于引脚1和8开路，集成功放的电压增益为26dB，即电压放大倍数为20,利用RW可以调节扬声器的音量。电容0.05R F和电阻100串联构成矫正网络用来进行相位补偿。静态时输出电容上电压为卩/ 2 , LM386的最大不失真输出电压的峰-峰值约为电源电压V CC CC设负载电阻为 R ,最大输出功率表达式为：P = V 2 /

8、8 * Rom cc LAmplifier with Gain =Minimum Parts在实验室没有250uf电解电容，所以改成220uf电解电容。4.3电路仿真测试LM358AD.,27DkU仿真电路中各电阻值和电容值是根据实验室所有和理论设计各电阻值和电容值的相近 值所确定。仿真如下幅频特性曲线如下300Hz 时幅频特性曲线3.4kHz 时幅频特性曲线1.282kHz 时最大幅频特性曲线可以看出，在300Hz和3.4kHz处衰减正常，符合设计要求。五、电路测试输入1kHz、峰峰值为20mV的正弦波，在示波器上波形干净、无失真，且有效的放大。接入喇叭后，可进行语音放大，且声音干净无杂音。

9、 六、电路测试数据及结果（1）测量滤波器的频率响应特性，给出上、下限截止频率、通带的增益f (Hz)100140150180200230250280300V (mV)pp407386107124144145148160f (Hz )3504004505006007008009001000V (mV)pp180184188192194198200202204f (Hz )150020002300250028003000320034003500V (mV)pp210206196184174164154150148f (Hz )36003700380039004000V (mV)pp13212812

10、4120116数据分析：带通滤波器：通带为300Hz3.4kHz；（理论要求）允许误差为10%，即带通在270HZ-3.73KHZ都符合要求。实际的带通滤波器1.5KHZ对应的V = 210mV ； pp210x0.707二148mV，对应的频率为：280HZ-3.50KHZ;在误差范围内，达到理 论的带通滤波器的范围。所以，滤波器的下限截止频率为280Hz,上限截止频率为 3.5kHz，放大倍数A二210/20二10.5，通带增益201gl0.5二20.4dB，在允许误差范围内。V（ 2）在示波器观察无明显失真情况下，测量最大输出功率调整滤波器频率至lKHz，且波形无明显失真，此时示波器显示

11、波形峰峰值幅值为 6.2V，所以最大输出功率P二6.2/（2*1.414）12/8 二 0.60Wo max（3）测量功率放大器的电压增益（负载： 8 喇叭；信号频率： 1kHz）； 用示波器分别接在滤波器输出端和功率放大器的输出端，测得滤波输出波形峰峰值 为308mV，功放输出波形的峰峰值为5.88V，则A 二5.88/0.308二 19.09，增益20lg19.09 二25.7dBV在允许温差范围内，满足设计要求。4）波特图七、实验总结通过本次设计，使我掌握了二阶带通滤波电路的设计原理和方法，理解了 LM386功放 电路的工作原理。对电子电路设计的过程有进一步的掌握，经过电路原理理解电路设计 布图焊接电路测试调试等阶段，将所学的理论知识和实际的电路相结合，进一 步巩固了所学的知识，对今后的学习有很大的帮助。八、参考文献1、模拟电子技术基础（第四版）童诗白2、电子课程设计与工艺实习指导书宁波大学信息学院