四阶巴特沃兹低通滤波器的设计与仿真

1、四阶巴特沃兹低通滤波器的设计与仿真一. 电路工作原理1. 电路用途滤波器是一种能使有用信号频率通过，同时抑制无用频率成分的电路，广泛应用于电子、电气、通信、计算机等领域的信号处理电路中。滤波器的种类很多，本电路是一个四阶巴特沃兹型低通滤波器，其截止频率为1khz，增益为2.6.2. 电路图R1R2R3R4四阶巴特沃兹低通滤波器3. 工作原理高阶低通滤波器通常可由一阶，二阶低通滤波器组成，这样可以改善低通滤波器的频率特性，如要求低通滤波器的阻带特性下降速率大于|-40db/10oct| 时，则必须采用高阶低通滤波器。因此本电路中欲设计一个四阶巴特沃兹低通滤波器，可用两个二阶巴特沃兹低通滤波器构成

2、。其具体设计步骤如下：先设计四阶巴特沃兹低通滤波器的传递函数，用两个二阶巴特沃兹低通滤波器构成一个四阶巴特沃兹低通滤波器，其传递函数为G4(sl)=G01sl+x1sl+12*G02sl+x2sl+12（1）为了简化计算，假设在所选择的二阶巴特沃兹低通滤波器中，其参数满足如下条件：C1=C2=C,R1=R2=R由fc=12pRC，选取C=0.1uf，可算得R=1.6KW。由表查得四阶巴特沃兹低通滤波器的两个阻尼系数分别为x1=0.765,x2=1.848，由此可算得两个零频增益分别为G01=3-x1=3-0.765=2.235G02=3-x2=3-1.848=1.152则式（1）的传递函数可写

3、为G4(sl)=2.235sl+0.765sl+12*1.152sl+1.848sl+12 （2）可选用两个巴特沃兹低通滤波器级联组成。其中，第一级增益为G01=1+Rf1Ri1=2.235=1+1.235若选取 Rf1=12.35KW，则Ri1=10KW。同理，第二级增益为：G02=1+Rf2Ri2=1.152=1+0.152若选取 Rf2=15.2KW，则Ri2=100KW。这样即可得到一个四阶巴特沃兹型低通滤波器。二仿真工具软件简介ORCAD简介：ORCAD是由ORCAD公司于八十年代末推出的EDA软件，它是世界上使用最广的EDA软件，每天都有上百万的电子工程师在使用它，相对于其它EDA

4、软件而言，它的功能也是最强大的。Cadence公司在1999年与ORCAD公司合并后，更成为世界上更强大的开发EDA软件的公司，它最新的产品工作于WINDOWS95与WINDOWSNT环境下，集成了电原理图绘制，印制电路板设计、模拟与数字电路混合仿真等功能，它的电路仿真的元器件库更达到了8500个，收入了几乎所有的通用型电子元器件模块。ORCAD Capture作为设计输入工具，它运行在PC平台，用于FPGA、PCB和PSPICE设计应用中。它是业界第一个真正基于Windows环境的原理图输入程序。Capture易于使用的功能和特点使其已经成为了原理图输入的工业标准。PSPICE A/D ： PSPICE 是一个全功能的模拟与混合信号仿真器，它支持从高频系统到低功耗IC设计的电路设计。PSPICE的仿真工具已和 ORCAD Capture及Concept HDL电路编辑工具整合在一起，让工程师方便地在单一的环境里建立设计、控制模拟及得到结果。三仿真结果分析及讨论仿真结果：3.0V2.0V1.0V0V1.0HzV(U0)3.0Hz10Hz30Hz100Hz300H