哈工大模拟电子技术大作业二.doc

哈尔滨工业大学模拟电子技术基础大作业二阶压控型低通滤波器哈尔滨工业大学 姓名： 班级： 学号：指导教师： 年月日二阶压控型低通滤波器一、 实验要求：设计一个，要求通带增益为2，截止频率为2kHz，可以选择0.01F的电容器，阻值尽量接近实际计算值。电路设计完后，画出频率响应曲线，并采用Multisim软件进行仿真分析。二、 设计过程： 二阶压控型低通滤波器的基本电路如图所示：uiuoR1RfRRC1C2则根据二阶压控型低通滤波器的频率相应关系：AU=Aup1-(ff0)2+j(3-Aup)ff0由于此处，题目已知通带增益为2，截止频率为2kHz，可以选择0.01F的电容器。所以首先求解频率相应关系中固有频率和截止频率的关系。根据截止频率的定义，当：1-(ff0)2+j(3-Aup)ff0=2 时，此处的幅值正好下降到最大幅值的12倍，又由于Aup=2 即可列出相应的方程有：1-ff022+ff02=2则可解得：当ff0=1.27202时，正好满足方程的解。由于题目中要求的电路的截止频率为2000赫兹。所以，需要设计的电路的固有频率：f0=2000Hz1.27209=1572.303Hz根据固有频率的运算公式：f0=12RC且题目中要求电容器的电容值为0.01F，解得电阻值:R=12f0C=10122.4所以电路的各种参数如图所示：uiuo10k10.122k0.01F10k10.122k0.01F三、 电路仿真此处的电路仿真，首先用Multisim连接好电路图，对应的电路图截图如图所示：此处的电路为了验证二阶压控型低通滤波器的频率响应曲线，所以在输入端加入的是一个交流信号源。仿真的时候，通过交流分析，计算在不同的频率下的滤波器的放大倍数。运算放大器选择的是基本741运放。仿真设置：此处由于需要验证的频率响应范围较宽，所以使用对数坐标系，频率范围设置为1Hz至100kHz之间。可以看到在宽频域下的二阶压控型低通滤波器的频率特性。仿真结果：如图所示为仿真的幅频和相频特性曲线：指数纵坐标系下的结果线性纵坐标西夏的结果如图所示为幅频特性曲线上两个游标的位置处的对应参数：数据分析：首先通过图像可以明显的看出来此电路是一个低通滤波器，只允许低频率的信号通过，并对高频信号有阻碍作用。在频率超过1KHz时，在对数坐标系中幅度呈平稳下降的趋势，及说明在线性坐标系中呈现明显的指数下降的趋势。之后通过游标上的数据可以看出，当频率较小时，例如频率为111.0336Hz时，电压放大倍数非常接近通带电压放大倍数，为2.0049。与理论推倒值2非常接近。当频率正好到达设计的截止频率2kHz游标上的读数为2.0063kHz时，放大倍数为1.4024与理论值1.4142非常接近。说明此电路的设计达到了预先的要求，且仿真结果与理论值符合的很好。此电路是一个通带增益为2，截止频率为2kHz的二阶压控型低通滤波器。四、问题讨论：此次大作业主要的问题时在Multisim软件的使用上遇到了一些问题。不会使用Multisim中的交流分析功能，所以一开始的时候只能设置几个频率用示波器看最后的波形幅值，但效果都不是很理想。最后在网上找到了相应的方法，得到了较为理想的频率响应曲线。在仿真的设置选项中也可以找到各种不同的功能，可以找到对应不同的坐标系的建立方式，频率的范围所对应的响应曲线。如纵坐标若取线性关系和指数关系两种坐标轴时，所出来的曲线会有一部分明显的区别，如仿真中的结果所示。说明在以后处理问题时候要灵活运用各种方法解决遇到的问题。同时也学习了Multisim中的其他很多仿真功能，对以后的实践也会有一定帮助。五、总结： 通过本次大作业，