簡單二階有源低通濾波器電路及幅頻特性

1、簡單二階有源低通濾波器電路及幅頻特性為了使輸出電壓在高頻段以更快的速率下降，以改善濾波效果，再加一節(jié) RC 低通濾波環(huán)節(jié)，稱為二階有源濾波電路。它比一階低通濾波器的濾波效果更好。二階LPF的電路圖如圖6所示，幅頻特性曲線如圖7所示。圖6二階低通電路(LPF)圖7二階低通電路幅頻特性曲線(1) 通帶增益當(dāng)f = 0時，各電容器可視為開路，通帶內(nèi)的增益為>1+學(xué)(2) 二階低通有源濾波器傳遞函數(shù) 根據(jù)圖8-2.06可以寫出*(時=我氣)(時5 =弘)三71 + 2 £<"g尺十【了丁北(占十K)通常有，聯(lián)立求解以上三式，可得濾波器的傳遞函數(shù)(3) 通帶截止頻率彳務(wù)s

2、換成j 3 ,令3 0 = 2兀f0=1/(RC)可得當(dāng)f=fp時，上式分母的模解得截止頻率:與理想的二階波特圖相比，在超過f0以后，幅頻特性以-40 dB/dec的速率下 降，比一階的下降快。但在通帶截止頻率fp Tf0之間幅頻特性下降的還不夠快。摘要 設(shè)計一種壓控電壓源型二階有源低通濾波電路， 并利用Multisim10仿真軟 件對電路的頻率特性、特征參量等進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果與理論設(shè)計一致， 為有源濾波器的電路設(shè)計提供了 ED"段和依據(jù)。關(guān)鍵詞 二階有源低通濾波器；電路設(shè)計自動化；仿真分析；Multisim10濾波器是一種使用信號通過而同時抑制無用頻率信號的電子裝置，在信息

3、處理、 數(shù)據(jù)傳送和抑制干擾等自動控制、通信及其它電子系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。濾波一般 可 分為有源濾波和無源濾波，有源濾波可以使幅頻特性比較陡峭，而無源濾波設(shè)計 簡單易行，但幅頻特性不如有源濾波器，而且體積較大。從濾波器階數(shù)可分為一 階 和高階，階數(shù)越高，幅頻特性越陡峭。高階濾波器通?？捎梢浑A和二階濾波 器級聯(lián)而成。采用集成運(yùn)放構(gòu)成的RC有源濾波器具有輸入阻抗高，輸出阻抗低， 可提供 一定增益，截止頻率可調(diào)等特點(diǎn)。壓控電壓源型二階低通濾波電路是有 源濾波電路的重要一種，適合作為多級放大器的級聯(lián)。本文根據(jù)實(shí)際要求設(shè)計一 種壓控電壓源 型二階有源低通濾波電路，采用ED碩真軟件Multisim1O對壓控 電

4、壓源型二階有源低通濾波電路進(jìn)行仿真分析、調(diào)試，從而實(shí)現(xiàn)電路的優(yōu)化設(shè)計。1設(shè)計分析1. 1二階有源濾波器的典型結(jié)構(gòu)二階有源濾波器的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，Y1Y5為導(dǎo)納，考慮到UP=UN 根據(jù)KCL可求得rf 財，)_/時-叩,廣匕(匕+5匕*匕)+M-七)檔牛ZllE.ccn)式(1)是二階壓控電壓源濾波器傳遞函數(shù)的一般表達(dá)式，式中，Auf=1+Rf/R6只要適當(dāng)選擇Yi , K i < 5,就可以構(gòu)成低通、高通、帶通等有源濾波器。1. 2二階有源低通濾波器特性分析設(shè) Y1=1/ R1, Y2=sC1, Y3=Q Y4=1/ R2, Y5=sC2 將其代入式(1)中，得到壓控 電壓源型二階有源低通濾波器的傳遞函數(shù)為R|其牝丸=七-I +壽妙：=頑由，o _ n 電尋網(wǎng)v=ci(j(T+)4flIc1(i 4llb.c<n«t式(2)為二階低通濾波器傳遞函數(shù)的典型表達(dá)式。其中， 3 n為特征角頻率，Q 稱為等效品質(zhì)因數(shù)。2二階有源低通濾波器的設(shè)計2. 1設(shè)計要求設(shè)計一個壓控電壓源型二階有源低通濾波電路，要求通帶截止頻率'M工鑫fo=100 kHz，等效品質(zhì)因數(shù)Q=1,試確定電路中有關(guān)元件的參數(shù)值。2. 2選擇運(yùn)放設(shè)計要求的截止頻率較高，因此要求運(yùn)放的頻帶較寬，選用通