六阶有源滤波器的设计（包括电路图）

六阶有源滤波器的设计 目 录 摘要 ……………………………………………………………………………3 Abstract…………………………………………………………………………4 前言 设计背景…………………………………………………………………5 第一章 六阶有源滤波器的设计………………………………………………7 第一节 基本理论…………………………………………………………7 一 滤波器的初步理论………………………………………………7 二 正反馈带通滤波器………………………………………………8 三 多级谐振器型带通滤波器………………………………………9 第二节 六阶带通滤波器的设计程序 …………………………………11 一 滤波器通用设计程序 …………………………………………11 二 二阶正反馈谐振器设计程序 …………………………………12 三 六阶巴特沃斯型带通滤波器的设计 …………………………13 第三节 滤波器特性参数计算及实验结果 ……………………………14 一 特性参数的理论数值计算 ……………………………………14 1 传递函数的理论计算………………………………………14 2 中心频率和相移的理论数值计算…………………………16 二 滤波器实验结果及分析 ………………………………………17 1 滤波器在中心频率处响应…………………………………17 2 滤波器的灵敏度……………………………………………18 3 20-70 扫频输入的响应…………………………………19 4 变频器输出的滤波…………………………………………19 5 两路滤波器的比较…………………………………………20 6 滤波器设计分析……………………………………………21 第二章 锁相环 ………………………………………………………………23 一 锁相环基本原理 ………………………………………………23 二 CD4046锁相环路的应用 ……………………………………24 三 其他配合电路 …………………………………………………24 1 过零比较器…………………………………………………24 2 低通滤波器(LPF) …………………………………………25 第三章 变频器及隔离电路 …………………………………………………27 第一节 变频器 …………………………………………………………27 一 变频调速 ………………………………………………………27 二 变频器的基本构成 ……………………………………………27 三 变频器控制方式和基本原理 …………………………………28 四 SIEMENS MICROMASTER变频器的应用…………………30 第二节 隔离放大电路 …………………………………………………31 一 HCPL7800隔离放大器及电路 ………………………………31 二 分压电路 ………………………………………………………33 参考文献………………………………………………………………………34 附录一 集成运算放大器LM324参数表……………………………………35 附录二 光耦合隔离放大器HCPL7800参数表……………………………36 摘 要 交流异步电动机在从变频拖动切换到工频拖动的时候，必须满足两个电源之间保持频率、相位、电压基本一致。本文讲述了一种实现比较两者频率、相位的实用方法，并探讨如何通过锁相技术使得变频电源能与工频电源保持频率与相位的一致。 变频器的输出电压经分压、隔离、放大、带通滤波后恢复出正弦波信号，再经过过零比较器得到方波信号 ，方波信号 的频率和相位与正弦波保持一致；工频电压通过和上面电路参数完全相同的电路，经分压、隔离放大、滤波、过零比较后得到另外一路方波信号 。两路方波信号 、 通过鉴相-鉴频电路后，经低通滤波器滤波反馈到变频器的模拟量输入端，控制变频器的输出频率和相位，使得它能与工频电源达到同步，能在一定的范围内跟随工频电源的变化而变化，从而为同步切换创造条件。 本文对上述环节中所使用的滤波、隔离、鉴相与鉴频、变频器的压频控制有较为详细的探讨。 关键词：变频器；隔离放大器；带通滤波器；鉴相器；锁相环 Abstract Frequently, motors must be run-up to rated speed using a VFD and then subsequently changed over or transferred to the line supply. This is necessary, for a system including several pumps, whereby only one is closed-loop speed controlled and the others either run at a fixed speed, or are shutdown. The motor should be transferred to the line supply as smoothly as possible. This is realized by accelerating the motor up to the rated speed first using the VFD and then synchronized the VFD's output voltage with the line supply voltage. A Phase Locked Loop is used in the synchronization. A sine-wave signal is drawn from the VFD's output via a voltage divider and the following isolator, band pass filter. The sine wave is converted to a rectangle wave through a voltage comparator while its frequency and phase angle are kept the same. Another rectangle wave got from the line supply is processed as above via a same circuit. The two rectangle waves are feed to a phase detector, and produce a feedback control voltage which is connected to the VFD's analog control port via a low pass filter. The feedback signal controls the VFD's output so as to make its frequency and phase angle vary following the line supply voltage 's change and at last equal to the line supply voltage's frequency and phase angle. This paper particularly discusses the filter, the isolator and the amplifier which are used in the synchronization. Keywords：synchronization, VFD；PLL, Band Pass filter；Phase detector