有源带阻滤波器设计实验
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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。
设计任务：
采用通用运放LM324设计一个有源带阻滤波器电路。
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 <100mV
电源电压：±12V内任选。
设计要求
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参数元件。
3. 画出电路原理图。（元器件
标准
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化，电路图
规范
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化）
4. 计算机仿真。
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ｆH低于高通滤波器的截止频率ｆL。ｆH和ｆL之间的频带即为带阻滤波器的阻带。方框图如下图：
输入信号
Ui
基本高通滤波器：截止频率：f=1/2π*R*C (右图)
基本低通滤波器：截止频率：f=1/2π*R*C （左图）
(2). 参数计算：
1.通带增益
2.中心频率
3.带阻宽度B＝2（2－Aup）f0
4.选择性
5.传输函数
6.其中，通带电压放大倍数：
7.阻带中心处的角频率：
8.品质因数：
将技术指标带入上述公式，取R1=2k,R2=61K，R3=1K,R4=20，R5=2.3K，C1=6.8nF,C2=6.8Nf,C3=13.6nF。
(3).计算机仿真：
线路图如图：
仿真波特图：
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1.633KHz,2.43kHz，，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。
另外，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,r2不变。具体仿真参数，波特图不一一列出。
(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。13.6nF电容由两个682电容并联。共计：20欧电阻一个，100欧电阻一个，200欧电阻一个，1K电阻一个，2K电阻两个，10K电阻一个，51K电阻一个，682电容三个。此外，需要外用表一台，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50mV，当衰减3db时，输出端电压应为35mV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：
测试1：FL=1.53kHz FO=1.82Khz FH=2.34KHz
第一次测试整体偏小，其中中心频率偏差较大。根据仿真时调整上下限频率的基本公式，将R5=2.3k调整至R5=2.2k，进行第二次测试
测试2：FL=1.60kHz FO=1.924Khz FH=2.384KHz
此时上下限频率基本符合要求，但中心频率稍小。再次进行调整。此时在第二次的基础上将R4=20欧换成导线。
测试3：FL=1.609kHz FO=1.967Khz FH=2.408KHz
此时下限频率FL=1.609kHz，上限频率FH=2.408KHz，中心频率FO=1.967Khz，在误差范围内基本符合技术要求。试验成功。
总结
此次试验感谢老师的悉心指导，此外同学们相互提醒也免除了许多不必要的错误。
本次实验，第一天在计算机上仿真时并没有很好的理解带阻滤波器的原理以及对软件不熟悉，导致仿真并不是很成功，主要问题在调整中心频率与带宽上。回到寝室后通过查阅相关资料，弄清了原理，并再次熟悉了软件，第二天再次进行调试时很轻松。
第二天在连接实际电路的时候，因为经验不足，在没有与仿真时所用阻值相同的电阻时挑选的组合电阻并不是很准确，造成了一定的误差。且因为缺乏经验，在连接电路时布线并不是太清晰，不方便纠错。
对面包板并不是太熟悉，导致接线过程中，地线接错，带阻滤波器变成低通滤波器，并在反复检查电路时并没有注意到这个问题，耽误了实验进程，好在及时排除了错误，试验得以顺利继续。
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。
参考文献：
1.《低频电子线路》，高等教育出版社，陈健
2.《电子技术基础》，高等教育出版社，康华光
3.《信号与系统》，高等教育出版社，郑君里
浙公网安备 33021202002483