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1、.简单二阶有源低通滤波器电路及幅频特性 为了使输出电压在高频段以更快的速率下降,以改善滤波效果,再加一节RC低通滤波环节,称为二阶有源滤波电路。它比一阶低通滤波器的滤波效果更好。二阶LPF的电路图如图6所示,幅频特性曲线如图7所示。图6 二阶低通电路(LPF)图7 二阶低通电路幅频特性曲线(1)通带增益 当f = 0时,各电容器可视为开路,通带内的增益为(2)二阶低通有源滤波器传递函数根据图8-2.06可以写出 通常有 ,联立求解以上三式,可得滤波器的传递函数(3)通带截止频率 将s换成j,令02f0=1/(RC)可得 当f=fp 时,上式分母的模解得截止频率: 与理想的二阶波特图相比,在超过
2、f0以后,幅频特性以-40 dB/dec的速率下降,比一阶的下降快。但在通带截止频率fpf0之间幅频特性下降的还不够快。摘要 设计一种压控电压源型二阶有源低通滤波电路,并利用Multisim10仿真软件对电路的频率特性、特征参量等进行了仿真分析,仿真结果与理论设计一致,为有源滤波器的电路设计提供了EDA手段和依据。关键词 二阶有源低通滤波器;电路设计自动化;仿真分析;Multisim10滤波器是一种使用信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置,在信息处理、数据传送和抑制干扰等自动控制、通信及其它电子系统中应用广泛。滤波一般 可分为有源滤波和无源滤波,有源滤波可以使幅频特性比较陡峭,而无源滤波设
3、计简单易行,但幅频特性不如有源滤波器,而且体积较大。从滤波器阶数可分为一阶 和高阶,阶数越高,幅频特性越陡峭。高阶滤波器通常可由一阶和二阶滤波器级联而成。采用集成运放构成的RC有源滤波器具有输入阻抗高,输出阻抗低,可提供 一定增益,截止频率可调等特点。压控电压源型二阶低通滤波电路是有源滤波电路的重要一种,适合作为多级放大器的级联。本文根据实际要求设计一种压控电压源 型二阶有源低通滤波电路,采用EDA仿真软件Multisim1O对压控电压源型二阶有源低通滤波电路进行仿真分析、调试,从而实现电路的优化设计。1 设计分析11 二阶有源滤波器的典型结构二阶有源滤波器的典型结构如图1所示。其中,Y1Y5
4、为导纳,考虑到UP=UN,根据KCL可求得式(1)是二阶压控电压源滤波器传递函数的一般表达式,式中,Auf=1+RfR6。只要适当选择Yi,1i5,就可以构成低通、高通、带通等有源滤波器。12 二阶有源低通滤波器特性分析设Y1=1R1,Y2=sC1,Y3=O,Y4=1R2,Y5=sC2,将其代入式(1)中,得到压控电压源型二阶有源低通滤波器的传递函数为式(2)为二阶低通滤波器传递函数的典型表达式。其中,n为特征角频率,Q称为等效品质因数。2 二阶有源低通滤波器的设计21 设计要求设计一个压控电压源型二阶有源低通滤波电路,要求通带截止频率fo=100 kHz,等效品质因数Q=1,试确定电路中有关元件的参数值。22 选择运放设计要求的截止频率较高,因此要求运放的频带较宽,选用通频带较宽的运放,本例选
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