抗混滤波_大学课程设计说明书(编辑修改稿)

抗混滤波_大学课程设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

第 9 页 西华大学课程设计说明书 说明书 图 ICL8038引脚图 两个比较器 A A2的基准电压 3/2Vcc。 3/Vcc 由内部电阻分压网络提供。 触发器 FF的输出端 Q控制外接定时电容的充、放电。 充、放电流 IA、 IB的大小由外接电阻决定，当 IA=IB时输出三角波，否则为锯齿波。 图中开关由内部触发器进行控制，用来切换流向定时电容 c的恒流电流。 开关断开时，恒流源 AI 向电容 C 充电，当电容 c 上电压充电至电源电压的 2／ 3时， 比较器 A1置位触发器，使开关由断开转为接通， 电容 c 的电荷经恒流源 2 BI 以恒流放电，电容 c 上的电压直线下降，当降至电源电压的 1／ 3时， 比较器 A2复位触发器，使开关由接通转换为断开，由恒流源 AI 再次向电容 C充电，如此反复， 可得到振幅为 1／ 3V 的三角波，经过内部的三角波／正弦波变换器输出正弦波。 ICL8038 的三角波 — 正弦波变换由内部三极管开关电路与分流电阻构成的五段折线近似电路完成。 调整三极管的静态工作点，可以改善正弦波的波形失真，在 1 脚 ADJS1端与 6 脚 V+电源端间接电位器可以改善正弦波的正向失真，在 12 脚 ADJS2端与地间接电位器可以改善正弦波的负向失真。 ICL8038 可以采用单电源（ +10V～ +30V）供电，也可以采用双电源（  5V～  15V）供电。 时钟电路的设计 ICL8038 组成的函数发生器如图 所示。 8V 可以通过电阻和电容与电源相连接来提供电位，通过改变阻值，就可以改变直流电位 8V 的大小。 8V 越高 ,AI 、 BI 越小，输出频率越低，反之亦然。 因此， ICL8038 又称为压控振荡器（ VCO）或频率调制器（ FM）。 此处， 8V 是由 7 脚提供固定电位的，这时，输出频率 of 仅由 AR 、 BR 及电容 C 决定。 第 10 页 西华大学课程设计说明书 说明书 当 AR = BR 时，输出频率为： )/( RCfo  (式 331) 在给定电容（ pfc 100 ）、电阻（ R1=R2=10K）、电源电压（ V=10V）条件下，改变管脚 8的控制电压，振荡频率也会随之改变，管脚 8的控制电压越大， 9管脚的输出波形的频率越小。 在管脚 1 12 以及电源之间接入电阻是为了减少输出波形的失真。 图 ICL8038组成的函数发生器 根据式子 可知 fRC / （式 332） 令 ICL8038 所产生的时钟频率为 20kHz ,即  kf 20 ,由此可得  fRC （式 333） 设 pfC 4700 ,则  kR 由于 ICL8038 输出的波形频率为 20KHz ,不能直接作为 MAX291 的时钟信号 ,故需要经过分频电路来将其频率调整到所需要的频率。 本设计所采用的分频电路是由数字锁相环 CC4046 构成的。 第 11 页 西华大学课程设计说明书 说明书 数字锁相环 CC4046 锁相环 CC4046集成电路的主要特点是电源电压范围宽 (3～ 18V)、功耗低 (600mW )和输入阻抗高， 它还具有几个独立的电路单元， 每个单元通过管脚单独连接便可形成各种各样的实用电路，使用起来极为方便。 其内部电路框图如图。 图 CC4046的内部结构 从图 ，锁相环包含了两个不同类型的相位比较器 、一只齐纳二极管、跟随器和压控振荡器。 相位比较器 PC1是个异或门，具有较好的噪声抑制能力， 但必须在 3脚和 14脚上用对称的方波 (即占空比为 50 )激励能获得最大的锁定范围。 它锁定在压控振荡器的谐波上， 捕获频率的范围较窄。 另外，它的相位差能在 0176。 ～ 180176。 之间变化， 这在实际应用中很有用处。 相位比较器 PC1是边缘触发逻辑双稳电路，它在 3脚和 H脚上可以用完全不对称的方波激励，而在 VCO输出端获得对称的方波，其相位差只是由两个脉冲的上跳沿触发。 由于其最大捕获频率范围与输入信号波形的占空比 低遁滤波器的 RC 时间 常数无差，所以具有很宽的捕获频率范围， 即捕获频率具有自动扫描功能，使系统迅速进入锁定状态。 压控振荡器是个宽频带器件，又是一个电压／频率变换器，能输出波形很好的对称方波， 最高频率可达 1． 5MHz，其工作频率由 9脚上的电压、 6脚和 7脚间的电容值及 R R2的阻值确定 (R1确定最高频率， R2确定最低频率 )。 第 12 页 西华大学课程设计说明书 说明书 滤波器的截止角频率为： W=1/(R3 + R4 ) C2 （式 341） 分频电路的设计 数字 锁相环 CC4046 所组成的倍（分）频电路如下图 所示： 图 锁相倍（分）频电路 锁相倍（分）频是将一种频率变化为另一种频率，将高频率转换为低频率，或者将低频率转换为高频率。 虽然，用前面所学的分频或倍频电路，是无法实现的，但用锁相环则很容易实现。 上图所示为用 CC4046 实现任意数字的倍频或分频电路。 其中， M 和N 是两个分频比分别为 M 和 N 的分频器，该设计中亦采用此分频电路。 当 CC4046 工作在锁定状态时，则有 NfMfi 0 （式 342） 故 ifMNf 0 （式 343） 由于 ICL8038 的输出信号频率为 20KHz ，即 KHzfi 20 ，但是根据设计的要求，MAX291 所需要的时钟频率为 200KHz ，因此 10/ MN （式 344） 第 13 页 西华大学课程设计说明书 说明书 此处取 1m ， 10n 产生混叠的来源 对电网信号进行高次谐波分析时，一般采用离散傅里叶变换。 离散傅里叶变换意味着在时间域和频率域两方面的周期 化，周期化的结果带来一些新问题，这就是镜像效应和频率泄漏。 镜像效应是由于抽样的频率不够高，在频率域周期化时产生了频谱的折叠而引起的。 假设时域的抽样问隔为 t ，即抽样频率 tfs  /1。 如果时间函数 )(th 的上限频率为 cf ，且 2/sc ff  ，那么若以 sf 对 )(th 抽样，就相当于把函数 )(th 的频谱 )(fH以 sf 为周期在频率轴上进行周期延拓，在 sf — cf 点与 cf 点之间发生了频谱重叠。 sf — cf 点至 cf 点之间的频谱就是原频谱 )(fH 中频率高于 2/sf 的那部分频谱镜像到低于2/sf 的那部分频谱上，产生了频率畸变，如图 所示。 图 镜象频率畸变 抗混叠滤波器的选择 设计 抗混叠滤波 器需要首先确定所 希望的滤波特性 (截止频率、过渡带衰减等 )，然后选择能够满足应用需求的最佳滤波方案 (有时称为滤波器类型 )。