信号放大滤波电路设计说明说

中北大学

课 程 设 计 说 明 书

学生姓名: 学院: 专业: 题目:

胡修勇

学号： 仪器与电子学院 微电子科学与工程

1106024234

压电式加速度传感器信号调理设计

指导教师：谭秋林职称:副教授

2014年6月27日

目录

一、设计目的……………………………………………………………………1 二、设计内容和要求……………………………………………………………1 三、设计内容……………………………………………………………………1 1、任务分析…………………………………………………………………1 2、滤波模块…………………………………………………………………2 3、放大模块…………………………………………………………………4 4、各电路模块连接…………………………………………………………5 5、PCB版图………………………………………………………………… 8 四、心得体会……………………………………………………………………8 五、参考文献……………………………………………………………………8

一、设计目的

1、掌握电子系统的一般设计方法和设计流程； 2、学习使用PROTEL软件绘制电路原理图及印刷板图；

3、掌握应用Protues等软件对所设计的电路进行仿真，通过仿真结果验证设计的正确性，完成压电加速度计的信号调理电路。

二、设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）

压电式加速度传感器作为一种微型传感器其输出信号比较微弱，通常为几十个毫伏或几百个微伏。所以有必要对其输出电压进行信号调理。主要包括放大模块、滤波模块等组成。

三、设计内容 1、任务分析

设计要求为对压电式加速度传感器输出信号进行放大，滤波等。为保证处理效果，先进行滤波处理，在进行信号放大。

滤波电路采用有源滤波电路，即由集成运放和电阻电容组成的滤波电路。不采用无源滤波电路的原因是该电路带负载能力差、无放大倍数及过渡带宽。但是由于集成运放带宽有限，所以在工作频率不是很高的情况下可以使用。分为一阶带通滤波频率范围10-1KHZ，二阶低通滤波频率范围<=1KHZ.

原理设计完成后，运用proteus进行电路仿真并绘制PCB版图。

2、滤波模块

⑴一阶有源带通滤波电路

在一阶RC无源低通滤波电路的输出端加上一个电压跟随器，即构成简单的一阶有源低通滤波电路。在一阶RC无源高通滤波电路的输出端加上一个电压跟随器，即构成简单的一阶有源高通滤波电路。将低通高通电路通过适当方式连接便可达到带通的目的。如下图1所示：

1

图1：一阶有源带通滤波电路

其通带截止频率fH?11，故fH=1kHz；fL?，故fL=10Hz。Au=R2/R1=0.01。 2?RC2?RC⑵二阶有源带通滤波电路

将串联的两节RC低通网络直接与电压跟随器相连，可构成如图所示的压控电压源二阶有源低通滤波电路，电路如图2所示：

图2：二阶有源带通滤波电路

该电路的等效品质因数

Q?11??0.5， 3?Aup3?1令f0?1，电压放大倍数为 2?RCAu?Aup?f?1f?1???j??f0?Qf0，其中Aup=1 ??2 2

当f=fH时，上式分母的模应等于2，故fH=1KHz

将串联的两节RC高通网络直接与电压跟随器相连，可构成如图所示的压控电压源二阶有源高通滤波电路，电路如图3所示：

图3：二阶高通滤波电路

该电路的等效品质因数

Q?11??0.5， 3?Aup3?1令f0?1，电压放大倍数为 2?RCAu?Aup?f?1f?1???j??f0?Qf0，其中Aup=1 ??2当f=fL时，上式分母的模应等于2，故fL=10Hz 将低通、高通串联得到带通电路，电路如图4所示：

图4：二阶低通滤波电路

3

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/k8hv.html