一種濾波器實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種濾波器實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊，包括用于外接信號(hào)源的信源產(chǎn)生模塊以及與信源產(chǎn)生模塊相接的數(shù)字濾波器模塊和模擬濾波器模塊，所述信源產(chǎn)生模塊由依次相接的信號(hào)源接口電路和有源低通濾波電路組成；所述數(shù)字濾波器模塊由依次相接的第一輸入緩沖電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、DSP數(shù)字信號(hào)處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第一輸出緩沖電路和第一輸出信號(hào)接口電路組成，所述模擬濾波器模塊由依次相接的第二輸入緩沖電路、模擬頻率補(bǔ)償電路、第二輸出緩沖電路和第二輸出信號(hào)接口電路組成。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)成本低，操作學(xué)習(xí)方便快捷，用于實(shí)訓(xùn)教學(xué)便于學(xué)生全面掌握信號(hào)與系統(tǒng)的知識(shí)，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種濾波器實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是涉及一種濾波器實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]濾波器是對(duì)特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除的電路，濾波器的設(shè)計(jì)是信號(hào)與系統(tǒng)課程的主要教學(xué)內(nèi)容。頻率補(bǔ)償器是一種特殊的濾波器，根據(jù)系統(tǒng)的衰減曲線視不同的頻率成分給出不同的放大倍數(shù)來(lái)拓展通頻帶。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)訓(xùn)教學(xué)課程中的濾波器，大多濾波器都是限制帶寬，而拓展信號(hào)帶寬的實(shí)驗(yàn)較少；另外，實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目主要集中在不同的濾波函數(shù)對(duì)比上，如巴特沃斯濾波器、切比雪夫?yàn)V波器和橢圓濾波器等，實(shí)驗(yàn)大多單純采用純模擬電路，對(duì)模擬濾波器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而很少對(duì)數(shù)字濾波器進(jìn)行試驗(yàn)；還有些實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目又是單獨(dú)對(duì)數(shù)字濾波器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有同時(shí)集成了模擬濾波器與數(shù)字濾波器的濾波器實(shí)訓(xùn)教學(xué)模擬，使得學(xué)生缺乏對(duì)模擬濾波器和數(shù)字濾波器濾波效果的對(duì)比學(xué)習(xí)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種濾波器實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)成本低，操作學(xué)習(xí)方便快捷，用于實(shí)訓(xùn)教學(xué)便于學(xué)生全面掌握信號(hào)與系統(tǒng)的知識(shí)，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種濾波器實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊，其特征在于:包括用于外接信號(hào)源的信源產(chǎn)生模塊以及與信源產(chǎn)生模塊相接的數(shù)字濾波器模塊和模擬濾波器模塊，所述信源產(chǎn)生模塊由依次相接的信號(hào)源接口電路和有源低通濾波電路組成；所述數(shù)字濾波器模塊由依次相接的第一輸入緩沖電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、DSP數(shù)字信號(hào)處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第一輸出緩沖電路和第一輸出信號(hào)接口電路組成，所述模擬濾波器模塊由依次相接的第二輸入緩沖電路、模擬頻率補(bǔ)償電路、第二輸出緩沖電路和第二輸出信號(hào)接口電路組成。
[0006]上述的一種濾波器實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊，其特征在于:所述有源低通濾波電路由運(yùn)算放大器U1、電容Cl、電阻Rl和電阻R2組成，所述電阻Rl的一端為有源低通濾波電路的輸入端inputl，所述電阻Rl的另一端、電阻R2的一端和電容Cl的一端均與運(yùn)算放大器Ul的反向輸入端相接，所述運(yùn)算放大器Ul的正向輸入端接地，所述運(yùn)算放大器Ul的輸出端為有源低通濾波電路的輸出端outputl且與電阻R2的另一端和電容Cl的另一端相接。
[0007]上述的一種濾波器實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊，其特征在于:所述模擬頻率補(bǔ)償電路由運(yùn)算放大器U2、電容C2、電阻R3和電阻R4組成，所述電容C2的一端與電阻R3的一端相接且為模擬頻率補(bǔ)償電路的輸入端input2，所述電容C2的另一端、電阻R3的另一端和電阻R4的一端均與運(yùn)算放大器U2的反向輸入端相接，所述運(yùn)算放大器U2的正向輸入端接地，所述運(yùn)算放大器U2的輸出端為模擬頻率補(bǔ)償電路的輸出端0utput2且與電阻R4的另一端相接。[0008]上述的一種濾波器實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊,其特征在于:所述第一輸入緩沖電路和第二輸入緩沖電路均為電壓跟隨器電路。
[0009]上述的一種濾波器實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊,其特征在于:所述第一輸出緩沖電路和第二輸出緩沖電路均為功率放大器電路。
[0010]上述的一種濾波器實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊，其特征在于:所述DSP數(shù)字信號(hào)處理器為芯片TMS320C5416。
[0011]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012]1、本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制作方便。
[0013]2、本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)成本低，進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí)能夠給參加實(shí)訓(xùn)的學(xué)生每人發(fā)一套，便于學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)操作，且操作學(xué)習(xí)方便快捷。
[0014]3、本實(shí)用新型的信源產(chǎn)生模塊中設(shè)置有有源低通濾波電路，模擬濾波器模塊中設(shè)置有模擬頻率補(bǔ)償電路，模擬頻率補(bǔ)償電路能夠用來(lái)拓展通頻帶，學(xué)生通過(guò)對(duì)有源低通濾波電路和模擬頻率補(bǔ)償電路的調(diào)試，便于全面掌握信號(hào)與系統(tǒng)的知識(shí)。
[0015]4、本實(shí)用新型同時(shí)集成了模擬濾波器模塊與數(shù)字濾波器模塊，進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí)，學(xué)生能夠?qū)δM濾波器和數(shù)字濾波器的濾波效果進(jìn)行對(duì)比學(xué)習(xí)，通過(guò)對(duì)比便于直觀理解兩種濾波器的優(yōu)劣。
[0016]5、本實(shí)用新型的實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用。
[0017]綜上所述，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)成本低，操作學(xué)習(xí)方便快捷，用于實(shí)訓(xùn)教學(xué)便于學(xué)生全面掌握信號(hào)與系統(tǒng)的知識(shí)，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用。
[0018]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的電路原理框圖。
[0020]圖2為本實(shí)用新型有源低通濾波電路的電路原理圖。
[0021]圖3為本實(shí)用新型模擬頻率補(bǔ)償電路的電路原理圖。
[0022]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0023]I一信源產(chǎn)生模塊；1-1 一信號(hào)源接口電路；
[0024]1-2—有源低通濾波電路；2—數(shù)字濾波器模塊；
[0025]2-1—第一輸入緩沖電路；2-2—模數(shù)轉(zhuǎn)換器；
[0026]2-3—DSP數(shù)字信號(hào)處理器；2-4—數(shù)模轉(zhuǎn)換器；
[0027]2-5—第一輸出緩沖電路；2-6—第一輸出信號(hào)接口電路；
[0028]3—模擬濾波器模塊；3-1—第二輸入緩沖電路；
[0029]3-2—模擬頻率補(bǔ)償電路；3-3—第二輸出緩沖電路；
[0030]3-4一第二輸出信號(hào)接口電路；4一彳目號(hào)源。
【具體實(shí)施方式】
[0031]如圖1所示，本實(shí)用新型包括用于外接信號(hào)源4的信源產(chǎn)生模塊I以及與信源產(chǎn)生模塊I相接的數(shù)字濾波器模塊2和模擬濾波器模塊3，所述信源產(chǎn)生模塊I由依次相接的信號(hào)源接口電路1-1和有源低通濾波電路1-2組成；所述數(shù)字濾波器模塊2由依次相接的第一輸入緩沖電路2-1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器2-2、DSP數(shù)字信號(hào)處理器2-3、數(shù)模轉(zhuǎn)換器2_4、第一輸出緩沖電路2-5和第一輸出信號(hào)接口電路2-6組成，所述模擬濾波器模塊3由依次相接的第二輸入緩沖電路3-1、模擬頻率補(bǔ)償電路3-2、第二輸出緩沖電路3-3和第二輸出信號(hào)接口電路3-4組成。
[0032]如圖2所示，本實(shí)施例中，所述有源低通濾波電路1-2由運(yùn)算放大器Ul、電容Cl、電阻Rl和電阻R2組成，所述電阻Rl的一端為有源低通濾波電路1-2的輸入端inputl，所述電阻Rl的另一端、電阻R2的一端和電容Cl的一端均與運(yùn)算放大器Ul的反向輸入端相接，所述運(yùn)算放大器Ul的正向輸入端接地，所述運(yùn)算放大器Ul的輸出端為有源低通濾波電路1-2的輸出端outputl且與電阻R2的另一端和電容Cl的另一端相接。所述有源低通濾波電路1-2為一階有源低通濾波電路，截止頻率為15.9KHz。
[0033]如圖3所示，本實(shí)施例中，所述模擬頻率補(bǔ)償電路3-2由運(yùn)算放大器U2、電容C2、電阻R3和電阻R4組成，所述電容C2的一端與電阻R3的一端相接且為模擬頻率補(bǔ)償電路3-2的輸入端input2，所述電容C2的另一端、電阻R3的另一端和電阻R4的一端均與運(yùn)算放大器U2的反向輸入端相接，所述運(yùn)算放大器U2的正向輸入端接地，所述運(yùn)算放大器U2的輸出端為模擬頻率補(bǔ)償電路3-2的輸出端output2且與電阻R4的另一端相接。
[0034]本實(shí)施例中，所述第一輸入緩沖電路2-1和第二輸入緩沖電路3-1均為電壓跟隨器電路。所述第一輸出緩沖電路2-5和第二輸出緩沖電路3-3均為功率放大器電路。所述DSP數(shù)字信號(hào)處理器2-3為芯片TMS320C5416。
[0035]具體實(shí)施時(shí)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器2-2的分辨率對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換位數(shù)不低于16位，且能夠轉(zhuǎn)換負(fù)電壓。
[0036]采用本實(shí)用新型進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí)，將多個(gè)該濾波器實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊分發(fā)給多個(gè)學(xué)生，學(xué)生操作時(shí)，首先，將信號(hào)源4接在信號(hào)源接口電路1-1上，并將信號(hào)源4的模式設(shè)置為掃頻模式，掃頻范圍為IKHz到IOOKHz，信號(hào)電壓峰峰值為IV，信號(hào)源4連續(xù)掃頻輸出，信號(hào)經(jīng)有源低通濾波電路1-2濾波后，大于15.9KHz的高頻部分得到衰減；一方面，本實(shí)用新型的模擬濾波器模塊3為學(xué)生提供了學(xué)習(xí)模擬濾波器的功能，經(jīng)過(guò)有源低通濾波電路1-2濾波后的信號(hào)通過(guò)第二輸入緩沖電路3-1進(jìn)入模擬頻率補(bǔ)償電路3-2，第二輸入緩沖電路3-1在模擬濾波器模塊3中起隔離的作用，模擬頻率補(bǔ)償電路3-2將頻率大于15.9KHz的信號(hào)進(jìn)行均衡放大，頻率小于15.9KHz的信號(hào)不受影響，然后經(jīng)由第二輸出緩沖電路3-3后，通過(guò)第二輸出信號(hào)接口電路3-4輸出模擬濾波后的信號(hào)；另一方面，本實(shí)用新型的數(shù)字濾波器模塊2為學(xué)生提供了學(xué)習(xí)數(shù)字濾波器的硬件平臺(tái)，第一輸入緩沖電路2-1在數(shù)字濾波器模塊2中起隔離的作用，模數(shù)轉(zhuǎn)換器2-2用于將模擬信號(hào)通過(guò)采樣編碼的方式轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器2-4用于將離散的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間上連續(xù)變化的模擬信號(hào)，第一輸出緩沖電路2-5用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)和輸出之間的隔離；另外，學(xué)生可以將第一輸出信號(hào)接口電路2-6和第二輸出信號(hào)接口電路3-4分別連接至雙蹤示波器的兩路通道，測(cè)量對(duì)比數(shù)字濾波器模塊2和模擬濾波器模塊3輸出信號(hào)的信噪比、延時(shí)、通頻帶信號(hào)平坦度等指標(biāo)，對(duì)比數(shù)字濾波器模塊2和模擬濾波器模塊3達(dá)到的濾波結(jié)果。
[0037]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種濾波器實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊，其特征在于:包括用于外接信號(hào)源(4)的信源產(chǎn)生模塊(I)以及與信源產(chǎn)生模塊(I)相接的數(shù)字濾波器模塊(2)和模擬濾波器模塊(3)，所述信源產(chǎn)生模塊(I)由依次相接的信號(hào)源接口電路(1-1)和有源低通濾波電路(1-2)組成；所述數(shù)字濾波器模塊(2)由依次相接的第一輸入緩沖電路(2-1)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2-2)、DSP數(shù)字信號(hào)處理器(2-3 )、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(2-4 )、第一輸出緩沖電路(2-5 )和第一輸出信號(hào)接口電路(2-6 )組成，所述模擬濾波器模塊(3)由依次相接的第二輸入緩沖電路(3-1)、模擬頻率補(bǔ)償電路(3-2)、第二輸出緩沖電路(3-3)和第二輸出信號(hào)接口電路(3-4)組成。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種濾波器實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊，其特征在于:所述有源低通濾波電路(1-2)由運(yùn)算放大器U1、電容Cl、電阻Rl和電阻R2組成，所述電阻Rl的一端為有源低通濾波電路(1-2)的輸入端inputl，所述電阻Rl的另一端、電阻R2的一端和電容Cl的一端均與運(yùn)算放大器Ul的反向輸入端相接，所述運(yùn)算放大器Ul的正向輸入端接地，所述運(yùn)算放大器Ul的輸出端為有源低通濾波電路(1-2)的輸出端outputl且與電阻R2的另一端和電容Cl的另一端相接。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種濾波器實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊，其特征在于:所述模擬頻率補(bǔ)償電路(3-2)由運(yùn)算放大器U2、電容C2、電阻R3和電阻R4組成，所述電容C2的一端與電阻R3的一端相接且為模擬頻率補(bǔ)償電路(3-2)的輸入端input2，所述電容C2的另一端、電阻R3的另一端和電阻R4的一端均與運(yùn)算放大器U2的反向輸入端相接，所述運(yùn)算放大器U2的正向輸入端接地，所述運(yùn)算放大器U2的輸出端為模擬頻率補(bǔ)償電路(3-2)的輸出端0utput2且與電阻R4的另一端相接。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種濾波器實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊，其特征在于:所述第一輸入緩沖電路(2-1)和第二輸入緩沖電路(3-1)均為電壓跟隨器電路。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種濾波器實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊，其特征在于:所述第一輸出緩沖電路(2-5)和第二輸出緩沖電路(3-3)均為功率放大器電路。
6.按照權(quán)利要求1所述的一種濾波器實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊，其特征在于:所述DSP數(shù)字信號(hào)處理器(2-3)為芯片TMS320C5416。
【文檔編號(hào)】H03H17/02GK203747765SQ201420144169
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】景寧波, 尚長(zhǎng)春, 柴鈺, 安靜宇, 張奇 申請(qǐng)人:西安科技大學(xué)