一种滤波器实训教学模块制造技术

本实用新型专利技术公开了一种滤波器实训教学模块，包括用于外接信号源的信源产生模块以及与信源产生模块相接的数字滤波器模块和模拟滤波器模块，所述信源产生模块由依次相接的信号源接口电路和有源低通滤波电路组成；所述数字滤波器模块由依次相接的第一输入缓冲电路、模数转换器、DSP数字信号处理器、数模转换器、第一输出缓冲电路和第一输出信号接口电路组成，所述模拟滤波器模块由依次相接的第二输入缓冲电路、模拟频率补偿电路、第二输出缓冲电路和第二输出信号接口电路组成。本实用新型专利技术结构简单，实现成本低，操作学习方便快捷，用于实训教学便于学生全面掌握信号与系统的知识，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种滤波器实训教学模块
本技术属于信号与系统实训教学
，具体是涉及一种滤波器实训教学模块。
技术介绍
滤波器是对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，滤波器的设计是信号与系统课程的主要教学内容。频率补偿器是一种特殊的滤波器，根据系统的衰减曲线视不同的频率成分给出不同的放大倍数来拓展通频带。现有技术中实训教学课程中的滤波器，大多滤波器都是限制带宽，而拓展信号带宽的实验较少；另外，实训教学项目主要集中在不同的滤波函数对比上，如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等，实验大多单纯采用纯模拟电路，对模拟滤波器进行实验，而很少对数字滤波器进行试验；还有些实训教学项目又是单独对数字滤波器进行实验，现有技术中没有同时集成了模拟滤波器与数字滤波器的滤波器实训教学模拟，使得学生缺乏对模拟滤波器和数字滤波器滤波效果的对比学习。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种滤波器实训教学模块，其结构简单，实现成本低，操作学习方便快捷，用于实训教学便于学生全面掌握信号与系统的知识，实用性强，使用效果好，便于推广使用。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是:一种滤波器实训教学模块，其特征在于:包括用于外接信号源的信源产生模块以及与信源产生模块相接的数字滤波器模块和模拟滤波器模块，所述信源产生模块由依次相接的信号源接口电路和有源低通滤波电路组成；所述数字滤波器模块由依次相接的第一输入缓冲电路、模数转换器、DSP数字信号处理器、数模转换器、第一输出缓冲电路和第一输出信号接口电路组成，所述模拟滤波器模块由依次相接的第二输入缓冲电路、模拟频率补偿电路、第二输出缓冲电路和第二输出信号接口电路组成。上述的一种滤波器实训教学模块，其特征在于:所述有源低通滤波电路由运算放大器U1、电容Cl、电阻Rl和电阻R2组成，所述电阻Rl的一端为有源低通滤波电路的输入端inputl，所述电阻Rl的另一端、电阻R2的一端和电容Cl的一端均与运算放大器Ul的反向输入端相接，所述运算放大器Ul的正向输入端接地，所述运算放大器Ul的输出端为有源低通滤波电路的输出端outputl且与电阻R2的另一端和电容Cl的另一端相接。上述的一种滤波器实训教学模块，其特征在于:所述模拟频率补偿电路由运算放大器U2、电容C2、电阻R3和电阻R4组成，所述电容C2的一端与电阻R3的一端相接且为模拟频率补偿电路的输入端input2，所述电容C2的另一端、电阻R3的另一端和电阻R4的一端均与运算放大器U2的反向输入端相接，所述运算放大器U2的正向输入端接地，所述运算放大器U2的输出端为模拟频率补偿电路的输出端0utput2且与电阻R4的另一端相接。上述的一种滤波器实训教学模块,其特征在于:所述第一输入缓冲电路和第二输入缓冲电路均为电压跟随器电路。上述的一种滤波器实训教学模块,其特征在于:所述第一输出缓冲电路和第二输出缓冲电路均为功率放大器电路。上述的一种滤波器实训教学模块，其特征在于:所述DSP数字信号处理器为芯片TMS320C5416。本技术与现有技术相比具有以下优点:1、本技术的电路结构简单，加工制作方便。2、本技术的实现成本低，进行实训教学时能够给参加实训的学生每人发一套，便于学生进行学习操作，且操作学习方便快捷。3、本技术的信源产生模块中设置有有源低通滤波电路，模拟滤波器模块中设置有模拟频率补偿电路，模拟频率补偿电路能够用来拓展通频带，学生通过对有源低通滤波电路和模拟频率补偿电路的调试，便于全面掌握信号与系统的知识。4、本技术同时集成了模拟滤波器模块与数字滤波器模块，进行实训教学时，学生能够对模拟滤波器和数字滤波器的滤波效果进行对比学习，通过对比便于直观理解两种滤波器的优劣。 5、本技术的实用性强，使用效果好，便于推广使用。综上所述，本技术结构简单，实现成本低，操作学习方便快捷，用于实训教学便于学生全面掌握信号与系统的知识，实用性强，使用效果好，便于推广使用。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。【附图说明】图1为本技术的电路原理框图。图2为本技术有源低通滤波电路的电路原理图。图3为本技术模拟频率补偿电路的电路原理图。附图标记说明:I一信源产生模块；1-1 一信号源接口电路；1-2—有源低通滤波电路；2—数字滤波器模块；2-1—第一输入缓冲电路；2-2—模数转换器；2-3—DSP数字信号处理器；2-4—数模转换器；2-5—第一输出缓冲电路；2-6—第一输出信号接口电路；3—模拟滤波器模块；3-1—第二输入缓冲电路；3-2—模拟频率补偿电路；3-3—第二输出缓冲电路；3-4一第二输出信号接口电路；4一彳目号源。【具体实施方式】如图1所示，本技术包括用于外接信号源4的信源产生模块I以及与信源产生模块I相接的数字滤波器模块2和模拟滤波器模块3，所述信源产生模块I由依次相接的信号源接口电路1-1和有源低通滤波电路1-2组成；所述数字滤波器模块2由依次相接的第一输入缓冲电路2-1、模数转换器2-2、DSP数字信号处理器2-3、数模转换器2_4、第一输出缓冲电路2-5和第一输出信号接口电路2-6组成，所述模拟滤波器模块3由依次相接的第二输入缓冲电路3-1、模拟频率补偿电路3-2、第二输出缓冲电路3-3和第二输出信号接口电路3-4组成。如图2所示，本实施例中，所述有源低通滤波电路1-2由运算放大器Ul、电容Cl、电阻Rl和电阻R2组成，所述电阻Rl的一端为有源低通滤波电路1-2的输入端inputl，所述电阻Rl的另一端、电阻R2的一端和电容Cl的一端均与运算放大器Ul的反向输入端相接，所述运算放大器Ul的正向输入端接地，所述运算放大器Ul的输出端为有源低通滤波电路1-2的输出端outputl且与电阻R2的另一端和电容Cl的另一端相接。所述有源低通滤波电路1-2为一阶有源低通滤波电路，截止频率为15.9KHz。如图3所示，本实施例中，所述模拟频率补偿电路3-2由运算放大器U2、电容C2、电阻R3和电阻R4组成，所述电容C2的一端与电阻R3的一端相接且为模拟频率补偿电路3-2的输入端input2，所述电容C2的另一端、电阻R3的另一端和电阻R4的一端均与运算放大器U2的反向输入端相接，所述运算放大器U2的正向输入端接地，所述运算放大器U2的输出端为模拟频率补偿电路3-2的输出端output2且与电阻R4的另一端相接。本实施例中，所述第一输入缓冲电路2-1和第二输入缓冲电路3-1均为电压跟随器电路。所述第一输出缓冲电路2-5和第二输出缓冲电路3-3均为功率放大器电路。所述DSP数字信号处理器2-3为芯片TMS320C5416。具体实施时，模数转换器2-2的分辨率对应的转换位数不低于16位，且能够转换负电压。采用本技术进行实训教学时，将多个该滤波器实训教学模块分发给多个学生，学生操作时，首先，将信号源4接在信号源接口电路1-1上，并将信号源4的模式设置为扫频模式，扫频范围为IKHz到IOOKHz，信号电压峰峰值为IV，信号源4连续扫频输出，信号经有源低通滤波电路1-2滤波后，大于15.9KHz的高频部分得到衰减；一方面，本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滤波器实训教学模块，其特征在于：包括用于外接信号源（4）的信源产生模块（1）以及与信源产生模块（1）相接的数字滤波器模块（2）和模拟滤波器模块（3），所述信源产生模块（1）由依次相接的信号源接口电路（1‑1）和有源低通滤波电路（1‑2）组成；所述数字滤波器模块（2）由依次相接的第一输入缓冲电路（2‑1）、模数转换器（2‑2）、DSP数字信号处理器（2‑3）、数模转换器（2‑4）、第一输出缓冲电路（2‑5）和第一输出信号接口电路（2‑6）组成，所述模拟滤波器模块（3）由依次相接的第二输入缓冲电路（3‑1）、模拟频率补偿电路（3‑2）、第二输出缓冲电路（3‑3）和第二输出信号接口电路（3‑4）组成。

【技术特征摘要】
1.一种滤波器实训教学模块，其特征在于:包括用于外接信号源(4)的信源产生模块(I)以及与信源产生模块(I)相接的数字滤波器模块(2)和模拟滤波器模块(3)，所述信源产生模块(I)由依次相接的信号源接口电路(1-1)和有源低通滤波电路(1-2)组成；所述数字滤波器模块(2)由依次相接的第一输入缓冲电路(2-1)、模数转换器(2-2)、DSP数字信号处理器(2-3 )、数模转换器(2-4 )、第一输出缓冲电路(2-5 )和第一输出信号接口电路(2-6 )组成，所述模拟滤波器模块(3)由依次相接的第二输入缓冲电路(3-1)、模拟频率补偿电路(3-2)、第二输出缓冲电路(3-3)和第二输出信号接口电路(3-4)组成。2.按照权利要求1所述的一种滤波器实训教学模块，其特征在于:所述有源低通滤波电路(1-2)由运算放大器U1、电容Cl、电阻Rl和电阻R2组成，所述电阻Rl的一端为有源低通滤波电路(1-2)的输入端inputl，所述电阻Rl的另一端、电阻R2的一端和电容Cl的一端均与运算放大器Ul的反向输入端相接，所述运算放大器Ul的正向输入端接地，所述运算放大器...

【专利技术属性】
技术研发人员：景宁波，尚长春，柴钰，安静宇，张奇，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61