二阶压控型低通滤波器设计

二阶压控型低通滤波器设计1.设计要求设计一个二阶压控型低通滤波器，要求通带增益为2，截止频率为2KHz，可以选择0.01uF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。2.设计目的（1）进一步掌握滤波器电路的工作原理和参数计算。（2）熟练使用Multisim进行简单的电路设计和仿真。3.问题分析与参量计算3.1问题的简单分析二阶压控型低通LPF电路基本原理图可参照教材P345页（如下）而题目中已经给出了电容的值，故我们所要做的只是确定电阻阻值以及进行电路合理的相关改善。实验所选取的运放器是a741，实验是在Multisim环境仿真完成的。3.2计算电路相关参数（1）低通滤波器在通带将内电容视为开路，给电路引入负反馈从而满足“虚短”、“虚断”，通带增益3412upRAR,则34RR，取34RR=10k。（2）传递函数：为方便计算，取1212,RRRCCC，由“虚短”、“虚断”及叠加定理，得677776/1()()[()]0uppppiUsAUsUsUssCRUsUsUsUsUsUssCRR得到传递函数：62()1()()1(3)()uupiupUsAsAUsAsCRsCR令sj，取012fRC，2f，2001(3)()upuupAAffjAff（3）当f为截止频率时，200|1(3)()|2upffjAff,令0fxf,则得方程4210xx，解得x，因为2fkHz，取0.01CF可解得10.1224Rk电阻，由于实际试验中难以的到10.1224k的电阻，故实际试验中用10k的电阻代替之（4）入10,1pVmvfkHz的信号源最终得到的电路图：3.3二阶压控电压源低通滤波器（LPF）的幅频特性Q=13-Aup=13-2=1,所以Q=1的曲线即为此二阶压控电压源低通滤波器（LPF）的幅频特性。4.仿真观察与分析4.1电路的仿真结果如图由幅频特性图可看出该二阶压控型低通滤波器的通带增益为2，截止频率近似为2，满足设计要求。4.2将信号源改为函数发生器，进行仿真（1）当输入100mv，500Hz正弦波时得到输入输出波形为：由图知输出的波形幅值变为输入的两倍左右，即即upA2，说明f2kHz时为通带。（2）当输入100mv，2000Hz正弦波时得到输入输出波形为：由图知输出的波形幅值变为输入的2倍左右，说明f=2kHz为其截止频率。（3）当输入100mv，100kHz正弦波时得到输入输出波形为：由图知输出的波形幅值约为零，说明f2kHz为其阻带。4.结论改变输入频率时候，输入信号频率越高（越接近滤波器截止频率），则信号幅值变得越小（同时相移越大），远低于滤波器截止频率的信号的幅值基本不会改变，相移改变也小。远高于滤波器截止频率的信号输出幅值接近于0，这正是滤波器的作用。综上实验结果可知，所设计的电路符合题目要求，结果是正确的。5.实验感悟与心得体会通过对二阶压控型低通滤波器的设计，使我对基本模拟运放电路电路有了更深的理解，并且也熟悉了Multisim的使用方法。当然这一设计和仿真过程也让我意识到自身的许多不足，今后我会更加努力的去学习模拟电子电路的基本知识，为设计出更好地电子元器件献出自己的一份力！同时感谢这学期老师为我们辛勤的付出！参考文献：[1]王淑娟模拟电子技术基础高等教育出版社[2]王立欣电路基础实验高等教育出版社[3]百度百科