基于Multisim的滤波电路分析与设计

基于Multisim的滤波电路分析与设计一.实验内容：实验内容一（必做）：文氏电桥电路频率特性及中心频率的测试1.设置电路输入信号电压（即函数发生器输出电压）幅值(Amplitude)为7.07V（即有效值5V），改变函数发生器的频率f分别为200Hz、300Hz、……1.5kHz、2kHz，记录相应的输出电压U0(V)的值和输入输出相位角φ(Deg)的值于表10-1。2.记录输入输出同相位（即φ=0）时的频率f0(Hz)称之为电路中心频率或电路谐振频率，以及输出电压值U0max(V)于表10-1。3.保持电路输入信号电压幅值(Amplitude)为7.07V（即有效值5V），改变电路电阻R的值分别为0.2kΩ、0.47kΩ、1kΩ、1.5kΩ、2kΩ，记录不同电阻值时电路中心频率f0(Hz)的值于表10-2。实验内容二（选做）：双T网络电路频率特性及中心频率的测试表10-3和表10-4。二.实验步骤：1.运行multisim。双击桌面multisim图标，出现对话框后点击close，进入multisim主界面。2.主界面面板介绍及操作。主界面上边部分从上往下依次分别为菜单栏、工具栏、状态键→仿真和暂停、元器件库图标、仿真运行和暂停开关；中间区域为仿真电路工作区；仿真电路工作区的右侧为虚拟仪器仪表栏。关闭电路运行开关，使用鼠标右键实现旋转、移动、删除……等操作；使用鼠标左键双击电路中某一元器件或虚拟仪器，弹出相应的窗口，可以修改其参数值或进行参数设置。3.建立电路。按照实验教程中的文氏电桥实验电路图（或下页给出的仿真电路图）在工作区中按照下面的方法设置元器件和虚拟仪器仪表、设置电路节点、连线完成实验电路。建立电路时一定要注意：必须设置电路的参考地（GROUND）。⑴.设置元器件。在主菜单“place”→“component”→“basic”中调入二个电阻R(RESISTOR)、二个电容C(CAPACITOR)。电路中R=R1=R2、C=C1=C2,鼠标左键双击某一电阻或电容，设置其电阻值或电容值；在主菜单“place”→“component”→“souce”中选定电路的参考地（GROUND）。⑵.选择虚拟仪器。在主界面右侧仪器栏中选定双踪示波器（Oscilloscope）、波特图仪（BodePlotter）和函数发生器（FunctionGenerator）。⑶.设置电压表。在主菜单Place下拉菜单中点击Component，出现下面的对话框，选定电压表(VOLTMETER)。双击电压表，弹出参数设置对话框，默认其内阻值，交直流模式设置为AC。⑷.电路连线及节点的设置。单击菜单“Place”→“Junction”设置电路节点。电路连线时会自动给定一个节点号（数），连线只能从仪器引脚或线路节点开始。需要注意的是：电路中所有等电位点只能有唯一的一个节点号（数）。4.设置虚拟仪器。⑴.函数发生器的设置：双击函数发生器，弹出参数对话框，设置电路输入信号电压（即函数发生器输出电压）幅值(Amplitude)为7.07V（即有效值5V），按照实验指导书中表10-1设置函数发生器输出信号频率值(Frequency)。注意下图中显示的频率值与本实验无关，偏置值(Offset)不需要设置.⑵.波特图仪面板分为Magnitude(幅值)或Phase(相位)的选择、Horizontal(横轴)设置和Vertical(纵轴)设置。打开仿真开关，单击“Magnitude”，调整纵轴幅值测试范围的初值I和终值F，在波特图仪窗口可以看到幅频特性曲线；单击“Phase”，调整纵轴相位测试范围的初值I和终值F，在波特图仪窗口可以看到相频特性曲线。5.运行电路。完成实验电路的建立和元器件、仪器的所有设置完成后，启动运行开关，按照实验指导书中表10-1的要求，改变函数发生器的输出频率f，将电压表显示的读数（即电压值U0）记录于表10-1中。6.不同频率下的相位角φ值、谐振频率f0（表10-1）以及不同电阻值时f0（表10-2）的测试。按照理论计算公式，当输入、输出同相位时的角频率ω0和频率f0分别为谐振角频率ω0=1/RC、谐振频率f0=1/2πRC，此时输出电压峰值最大。用波特图仪得到电路的幅频特性曲线Magnitude和相频特性曲线Phase，参见下图，指针与曲线交点处的频率f和相位角φ的数值将分别显示在波特图仪黑色显示窗口下边的读数框中，左边的读数是频率f，右边的读数是相位角φ。当相位角φ为0时的频率即为f0的值。为便于观察，实验时用鼠标拖动波特图仪窗口边框，使波特图仪窗口设成电脑全屏。7.示波器控制面板说明：双击示波器，弹出示波器控制面板如下图（图中波形是输入与输出同相位时），用Y/T方式(指的是X轴显示时间，Y轴显示电压值)观察输入电压和输出电压的波形；Timebase(时间基准)Scale(量程)：设置显示波形时的X轴时间基准Xposition(X轴位置)：设置X轴的起始位置ChannelA(通道A)、ChannelB(通道B)Scale(量程)：通道A的Y轴电压刻度设置Yposition(Y轴位置)：设置Y轴的起始位置Tigger(触发)Auto自动触发方式、Sing单脉冲触发方式按照上述同样的步骤完成实验内容二（表10-3、表10-4）。