1、哈尔滨工业大学“二阶压控低通滤波器”设计姓名：班级：学号：2015.06.132一、摘要低通滤波器是一种典型的选频电路。本文详细介绍二阶压控电压源低通滤波器的设计方法, 给出了其通用电路图。在给定的频段内，理论上它能让信号无衰减地通过电路，这一段称为通带，通带外的其他信号将受到很大的衰减，具有很大衰减的频段称为阻带，通带与阻带的交界频率称为截止频率。本设计用Multisim10 对其进行仿真观察，得出实验结论.二、关键词滤波器、二阶低通、压控型三、引言随着电子信息的发展，滤波器作为信号处理所不可或缺的部分，也得到了迅速的发展，且应用极为广泛，在卫星云图、电视信号以及雷达接收机当中滤波器是不可缺
2、少的一部分。本次通过对滤波器基本理论的学习，简单阐述二阶压控低通滤波器的工作原理，并根据题中所给的已知量进行参数设计。四、正文4.1.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 0.01F 的电容器，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。4.2.方案提出在普通有源二阶滤波器中，其幅频特性曲线在下降时，实际变化与理想状态下的变化相差很大，这就造成了滤波器性能的下降。因此考虑引入合适的反馈，增大幅频特性在 处的衰减速率，同时使幅频特性又不过于抬升。如0f图 1 所示，当 Q 值不同时，幅频特
3、性曲线也不同。3图 1 二阶压控 LPF 的幅频特性4.3.分析过程图 2 二阶压控 LPF二阶压控有源滤波器如图 2 所示。将图中电容 接到运放输出端，引入正1C反馈。由于在通带内电容可视为开路，因此 的改接不影响滤波器的放大倍数，4即 。21upRA取 ，根据“ 虚短” 、 “虚断”特性和叠加定理，有：2C()()oupUsAs1NCR() ()()0i Nos UssR联立解得： 2()13)()ou upi upUAs AAsC由上式，滤波器的频率响应可以写为: 2001()(3)upffj式中 02fRC当 时，可以简化为0f (3)upAj根据条件有 =2KHz，解得 RC= ，其
4、中0051.27Hfff41.06sC=0.01F，故取 R=10K。由于 =2，取 。21upRA120K至此，所有参数计算完毕。此处采用 芯片， uA741M，uA741I，uA741C（单运放）是高增益运74算放大器，用于军事，工业和商业应用.这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作。这些类型还具有广泛的共同模式，差模信号范围和低失调电压调零能力与使用适当的电位。其引脚图如图 3 所示，相关参数如图 4 所示。5图 3 引脚图741A图 4 相关参数71A4.4.仿真结果仿真电路图如图 5 所示，通过交流分析，其输出幅频特性曲线如图 6 所示，波特图如图 8 所示。6图 5
5、仿真电路图图 6 仿真幅频特性、相频特性图7图 7 波特图分析电路图 8 仿真波特图4.5.结果分析由仿真结果可容易看出，当 时， ，当频率较小时 。2fKHz2upA2upA即通带增益为 2，截至频率为 2KHz,与题目中给出的条件对比知，所设计的电路8满足要求,通过仿真验证了设计结果的正确性。设计完成。 五、结束语（心得体会）通过本次设计，加深了对集成运算放大器线性应用的了解，学会了一些模拟电子设计的基本方法，通过对电路的仿真，加深了对 Multisim 的熟悉，学会了交流分析与波特图分析方法，为以后的学习打下了良好的基础。同时，通过查阅相关文献，了解了一些低通滤波器的电路，拓宽了视野。六、参考文献91 王淑娟，蔡惟铮，齐明.模拟电子技术基础M. 北京：高等 教育出版社，2009.2 李海燕 . Multisim & Ultiboard 电路设计与虚拟仪器仿真. 北京：电子工业出版社，2012.2.3北方交通大学, 冯民昌主编:模拟集成电路系统( 第 2 版) 北京中国铁道出版社 1998 4汪惠. 王志华编著:电子电路的计算机辅助分析与设计方法北京.清华大学出版社 1996
