50Hz工频信号陷波器设计
f第1章摘要
本文介绍一种基于运算放大器的工频信号陷波器的设计与制作，用以消除叠加在频率为1kHz以上的测试信号中所包含的50Hz工频信号。叙述内容包括工频信号陷波器的工作原理与设计思路，介绍了陷波器的参数计算及其选择，通过multisim仿真，记录和分析了该陷波器的工作特性与陷波性能，论证了该陷波器的可行性。
此次设计的陷波器优点是：陷波性能良好，带宽较小，品质因数Q可调，即滤波性能便于调整，电路线路简单，具有实际应用价值。缺点是：对于元器件的参数要求高，需要仔细调节。
第2章设计原理概述及设计要求
21陷波器的基本原理及作用
ff零。带阻滤波器的频率特性如图311所示。滤波器的中心频率f0和抑制带宽BW之间的关系为：
Qf0f0BWfHfL
图311带阻滤波器频率特性陷波器的实现方法有很多，本次设计采用的是电路比较简单，易于实现的双T型陷波器。双T型带阻滤波器的主体包括三部分内容：选频部分、放大器部分、反馈部分。此陷波器具有良好的选频特性和比较高的Q值。基本电路原理图如图312所示
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图312双T型陷波器电路图中，A2用作放大器，其输出端作为整个电路的输出。A1接成电压跟随器的形式。因为双T网络只有在离中心频率较远时才能达到较好的衰减特性，因此滤波器的Q值不高。加入电压跟随器是为了提高Q值，此电
路中，Q值可以提高到50以上，调节R1、R2两个电阻的阻值，来控制陷波器的滤波特性，包括带阻滤波的频带宽度和Q值的高低。
在图2中，UOUC
ZC

1sC
，
UO2

R2R1R2
UO，令K

R2R1R2
，

1R对节点A列KCL方程，得：
UiUAsCUOUAsC2
UAKUO
同样，对节点B列KCL方程，得：
（1）
UiUB
UOUB
2sCUBKUO
同样，对节点C列KCL方程，得：
（2）
UAUOsCUOUB

（3）
1
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由式（1）、（2）、（3）可得到电路的传递函数为：
HsUo
Ui

s2C2
s2C2
2
24
sC4
sCK
（4）
令
sj
，
0

1RC
得：
2
H

j


1

0
10
2


j0

41
K

（5）
由带阻滤波器的标准形式：Hj
102
10
2



j0
Q
（6）
可得：Q1
其中KR2
41K
R1R2
当0时，Hj1
当远大于0，或者远小于0时，增益接近1。
令H0707，可以求得：
fH

f0

141K221K
（7）
fL

f0

141K221K
Q
f0fH
fL

1
41K
BWfHfL41Kf0
2
（8）（9）（10）
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因此，当K1时，Q值极高，BW接近于零，所以我们可以改变K的值来调r