哈工大模電大作業(yè)2

1、1、 設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)二階壓控型低通濾波器，要求通帶增益為2，截止頻率為2kHz，可以選擇0.01的電容器，阻值盡量接近實(shí)際計(jì)算值。電路設(shè)計(jì)完后，畫出頻率響應(yīng)曲線，并采用Multisim進(jìn)行仿真分析。2、 原理分析給定電容值0.01uF，計(jì)算得： = 10，選取 = = 39按照濾波器的工作頻帶，濾波器可分為低通濾波器（LPF）、高通濾波器（HPF）、帶通濾波器（BPF）、帶阻濾波器（BEF）幾種。按濾波器傳遞函數(shù)的極點(diǎn)數(shù)又分為一階濾波器、二階濾波器等。如果濾波器僅由無源元件（電阻、電容和電感）組成，則稱之為無源濾波器；若濾波器含有有源元件（晶體管、集成運(yùn)放等），則稱之為有源濾波器。由阻容元件

2、和運(yùn)算放大器組成的濾波電路稱為RC有源濾波器。由于集成運(yùn)放有帶寬的限制，目前RC有源濾波器的工作頻率比較低，一般不超過1MHz。1、 有源低通濾波器（LPF）低通濾波器允許輸入信號(hào)中低于截止頻率的低頻或直流分量通過，抑制高頻分量。有源低通濾波器是以RC無源低通濾波器為基礎(chǔ)，與集成運(yùn)放連接而成。2、 二階壓控型低通濾波器二階壓控型有源低通濾波器如下圖所示。圖 1. 二階壓控型低通濾波器原理圖因?yàn)殡娙萜鰿1的接地端改為接運(yùn)放輸出端，引入了正反饋，由于在通帶內(nèi)電容器視為“開路”，因此C1的改接不影響濾波器的通帶電壓放大倍數(shù)，即。為簡化計(jì)算，令,根據(jù)“虛短”和“虛斷”特征及疊加定理可解得傳遞函數(shù)：令，

3、得濾波器的頻率響應(yīng)表達(dá)式： 式中，令解得該濾波器的上限截止頻率為定義有源低通濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q為時(shí)電壓放大倍數(shù)的模與通帶電壓放大倍數(shù)之比，即實(shí)際應(yīng)用，Q的調(diào)節(jié)范圍，一般選取附近的值。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求：所以由計(jì)算可?。?3、 Multisim仿真由仿真結(jié)果可以得到電路的幅頻特性，且可知截止頻率1.931近似為2。AC交流分析顯示運(yùn)用Multisim的AC交流分析功能對(duì)該濾波器進(jìn)行仿真分析。顯示節(jié)點(diǎn)后的電路如下：圖 2. 交流分析電路圖節(jié)點(diǎn)2的輸出結(jié)果如下頁：幅頻特性相頻特性光標(biāo)所測(cè)數(shù)據(jù)如下圖 實(shí)驗(yàn)心得測(cè)得通帶的放大倍數(shù)在波特圖下對(duì)應(yīng)的值為6.0454dB，即 ，得，與題設(shè)通帶放大倍數(shù)一致；當(dāng)時(shí)，放大倍數(shù)在波特圖下對(duì)應(yīng)的值為3.0318dB,即，得，滿足截至條件，與題設(shè)截至頻率一致。二階壓控型LPF的幅頻特性在f=處會(huì)出現(xiàn)抬升現(xiàn)象，此時(shí)正反饋?zhàn)饔米顝?qiáng)，使該頻段的閉環(huán)增益加大；本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在誤差范圍內(nèi)，能夠滿足實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求。通過本次作業(yè)，了解了二階壓控濾波器的幅頻特性，并且在調(diào)節(jié)波形中學(xué)會(huì)不斷努力嘗試，結(jié)果一定會(huì)出現(xiàn)，收獲頗豐。參考文獻(xiàn)1 王淑娟，蔡惟錚，齊明.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 北京：高等教育出版社，2009.2 孟濤.電工電子EDA