模拟电路课程设计报告题目 多功能有源滤波器一、设计任务与要求① 设计一个可以同时获得高通、低通和带通三种滤波特性的滤波器，通带A V =1。
② 用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V ）。
二、方案设计与论证题目要求分析：一，题目要求设计一个可以同时获得高通、低通和带通三种滤波特性的滤波器，这是一种状态变量型有源滤波器。
将比例、积分、求和等基本运算电路组合在一起，并能够对所构成的运算电路自由设置传递函数，实现各种滤波功能，我们将之称为状态变量型有源滤波电路。
其传递函数可统一表示为2()012()2i ()012o s u s s U a a s a s A U b b s b s++==++改变求和运算电路的输入，就可以改变()u s A ，从而得到不同类型的滤波电路。
再在不同滤波电路的输出端加上反相比例运放，既可得到符合放大倍数的滤波电路。
二，题目要求用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计电路所需的正负直流电源（±12V ）。
由集成电路的四个基本组成电路：电源变压器，整流电路，滤波电路和稳压电路可知，只要含有这四个基本组成部分，再加上一些保护电路，过滤电路和指示电路。
合理的参数计算与选择，利用中间置地法，我们就能做出一个符合要求的直流电压源。
注：其整流电路要求用桥式整流电路。
方案一1、设计一个可以同时获得高通、低通和带通三种滤波特性的滤波电路；使用AF100集成块，外接几个电阻即可实现。
原理图如下：U1U2U3U4R1 100kΩC11nFIC=0VC21nFIC=0VR2100kΩR310kΩUo1Ui2Uo2Ui3UO3Ui41Ui42Uo4Ui11Ui12图（a）AF100内部电路U1U2U3R1100kΩC11nFIC=0V C21nFIC=0VR2100kΩR310kΩUO3R41kΩUiR51kΩR61kΩR71kΩIO2IO1¸ßͨµÍͨ´øͨ图(b) 使用AF100集成块接成变量型滤波电路2、设计一个正负直流电源（±12V ）；通过计算，得出各元件参数下限，在其基础上提高10%的扩充范围，以确保元件安全与实验准确达到实验要求。
原理图如下R11k¦¸R21k¦¸D71N3712D81N3712XMM15XMM26T3TS_PQ4_36C43.3mFC13.3mFD13N25312431243图(c) 正负直流电源电路方案(一)总结：优点：多功能有源滤波电路使用集成块后方便简单，大大降低实验难度。
正负直流电源（±12V ）电路结构简单，容易想到，器件少，便于焊接。
缺点：市场上买不到AF100集成块，这使得方案再好也是行不通 正负直流电源（±12V ）电路缺少不少附加电路，既不安全也不方便调节与判断，带负载能力也不理想。
方案（二）1、 设计一个可以同时获得高通、低通和带通三种滤波特性的滤波电路；使用多个ua741集成块组合起来，通过精确的参数计算达到实验目的。
原理图如下R110kΩR2100kΩR31kΩR410kΩR51.1kΩR6100ΩR7100ΩU17413247651U27413247651U374132476511C1100nFC2100nF354712VVEE-12VU47413247651U57413247651R141kΩ6R151kΩ8R161kΩR171kΩ210110VEE XFG1129图（d ） 符合要求的变量型滤波电路2、设计一个正负直流电源（±12V ）；通过计算，得出各元件参数下限，在其基础上提高10%的扩充范围，以确保元件安全与实验准确达到实验要求。
原理图如下C13.3mF C23.3mFC3220nFC4220nFU1LM7812CTLINE VREGCOMMONVOLTAGEU2LM7912CTLINEVREGCOMMON VOLTAGE C51uFC6220uFC71uFC8220uFR11k¦¸R21k¦¸LED1LED2T1TS_PQ4_363694XMM15XMM2812V1220 Vpk 50 Hz 0°710图(e) 符合要求的正负直流电源电路 方案（二）总结：优点：多功能有源滤波电路能够得到想要的结果，充分运用了手中有的器件，大大减小了实验的不可操作性，提高了经济上的优势。
正负直流电源（±12V ）电路含有必要的保护电路，过滤电路，指示电路等，使用了更加精确的稳压集成块，使结果更趋于理想。
缺点：多功能有源滤波电路使用的原件多，电路复杂化； 正负直流电源（±12V ）使用的原件多。
通过对上述的方案对比，为使实验结果更成功，综合手中有的器材，尽量考虑可行性与经济的前提下，我们选择最理想的方案——方案（二）三 单元电路计算与参数选择。
Ⅰ、高通、低通和带通三种滤波特性的滤波电路设计。
（一）传递函数的表达式1A 同相输入端()p s U=0.12)o s U （ 根据叠加定理，以()i s U 、2)o s U （、和3()o s U 为输入，第一级求和电路的输出 o1()s U =-()i s U +0.2 2)o s U （-0.13()o s U即()i s U =-o1()s U +0.2 2)o s U （-0.13()o s U （1）若6R 、7R 用R 代替，1C 、2C 用C 取代，则o1()s U 、2)o s U （和3()o s U 之间的关系为2)o s U （=-o 1()s s UR C（2）3()o sU =-o 2()s Us R C=o1()2()s U sR C （3）o1()s U =-sR C 2)o s U （=2()sR C 3()o s U （4）将式（2）、（3）、（4）代入式（1），可以分别求出o1()s U 、2)o s U （、3()o s U 和()i s U 之间的传递函数1()u s A =o 1()()s i s UU =-2210()1210()sR C sR C sR C ++ （a ）o 2()2()()s u s i s U A U ==2101210()sR CsR C sR C -++ (b)o 3()3()2()101210()s u s i s U A U sR C sR C ==-++ (c)因为4()1()3()()[]o s u s u s i s U A A U =-+，所以o 4()4()()s u s i s U A U ==221010()1210()sR C sR C sR C +-++（d ）将式（a ）、（b ）、(c)、(d)与高通，低通，带通的传递函数比较可得1()u s A 、2()u s A 、3()u s A 和4()u s A 分别为高通、带通、低通和带阻滤波电路的传递函数，与定性分析的结果一样。
（二）Aup 的计算根据高通传递函数表达式1()u s A =o 1()()s i s UU =-2210()1210()sR C sR C sR C ++可得其放大倍数为1根据带通传递函数表达式o 2()2()()s u s i s U A U ==2101210()sR CsR C sR C -++可得其放大倍数为1根据高通传递函数表达式o 3()3()2()101210()s u s i s U A U sR C sR C ==-++可得其放大倍数为1（三）各元件参数计算：由题目要求：设计一个可以同时获得高通、低通和带通三种滤波特性的滤波器，通带A V =1，可得到以下结论：012f R Cπ=并无要求，所以只需67R R =，21C C =即可符合要求由传递函数可得通带A V =1，所以各元件参数符合题目要求。
各元件参数如下：1100R K =Ω2100R K =Ω310R K =Ω410R K =Ω511.1R K =Ω6100R =Ω7100R =Ω120.1C C uF==理论值012f R Cπ==16KHZⅡ、桥式整流电容滤波集成稳压块正负直流电源电路设计（±12V ）。
直流源四个组成部分分析： 1、电源变压器。
其电路图如下：由于要产生±12V 的电压，所以在选择变压器时变压后副边电压u2应大于24V ，由现有的器材可选变压后副边电压u2为30V 的变压器。
2、整流电路。
其电路图如下：桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。
3、滤波电路。
其电路图如下：滤波电容容量较大，一般采用电解电容器。
电容滤波电路利用电容的充放电作用，使输出电压趋于平滑。
滤波电路输出电压波形如下：4、稳压电路。
我们知道，三端式稳压器由启动电路、基准电压电路、取样比较放大电路、调整电路和保护电路等部分组成。
调成管决定输出电压值。
由于本课程设计要求±12V 的输出电压，所以我们选用7812和7912的三端稳压管四、总原理图及元器件清单1．总原理图R110kΩR2100kΩR31kΩR410kΩR51.1kΩR6100ΩR7100ΩU17413247651U27413247651U374132476511C1100nFC2100nF354712VVEE-12VU47413247651U57413247651R141kΩ6R151kΩ8R161kΩR171kΩ210110VEE XFG1129图（f ） 实用型高通、带通和低通滤波电路C13.3mF C23.3mFC3220nFC4220nFU1LM7812CTLINE VREGCOMMONVOLTAGEU2LM7912CTLINEVREGCOMMON VOLTAGE C51uFC6220uFC71uFC8220uFR11k¦¸R21k¦¸LED1LED2T1TS_PQ4_363694XMM15XMM2812V1220 Vpk 50 Hz 0°710图(g) 实用型正负直流电源电路2．元件清单 元件序号所在电路图型号 主要参数 数量 备注 市场价格1R（a ）100K Ω1 电阻 0.1元/个2R（a ）100K Ω1 电阻 0.1元/个3R（a ）10K Ω1 电阻 0.1元/个4R（a ）10K Ω1 电阻 0.1元/个5R(a)111K Ω、 6 电阻 0.1元/个6R(a)100Ω2 电阻 0.1元/个7R(a)100Ω1 电阻 0.1元/个8R(a) 100K Ω 1 电阻 0.1元/个9R(a) 100K Ω电位器1 电位器 0.3元/个10R(a) 10K Ω 1 电阻 0.1元/个11R(a) 10K Ω电位器1 电位器 0.3元/个1C(a) 0.1uf 1 电解电容0.2元/个2C(a) 0.1uf 1 电解电容0.2元/个A1,A2,A3,A4,A5 (a) uA741 5 集成块 0.5元/个D1，,2，D3，D4。