压控电压源电路设计与仿真分析报告
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3.4 参数扫描分析
电阻 R0 分别取 1，3，5，7K Ω ，得到了不同的幅频特性和相频特性如图 3-5。因为 R0 变
化，使得 A0 变化，所以 Q 值也发生变化。Q 值越大电路的幅频特性的衰减速 率越大。由图可知 Q 值越大相对带宽越小，频率的选择性越强。采用
类似方法，可分析其他参数变化对电路的影响。
参数计算：( R1 = R2 = R , C1 = C2 = C )
因为WC
=
1 RC
= 2πf
,已知
f
= 1khz ,若取 C=0.01UF
则有 R = 1 = 15.92KΩ WC C
由Q
=
1 3 − A0
= 0.707 ,可知 A0
= 1.586
又 A0
= 1+
Rf R1
所以 R f = 0.586R1 由平衡条件 R f // R1 = 2R 1 ,从而可得 R f = 50.5KΩ, R1 = 86.2KΩ
2.2 虚拟示波器分析
图 2-3 滤波器仿真图 为输入信号频率为 5kHz，幅度为 2V 时二阶高通滤波器电路的输入输出情况。。 当输入信号为高频情况，如图 2-3 可得 A0 = 2.5 ,与理论计算值相符。
2.3 交流分析
图 2-4 幅频特性和相频特性曲线
从特性曲线可以看出 ,在高频状态下频率变化对 A0 的影响不大,频率较低时 A0 随 频率减小而急剧减。有图知截止频率为 500HZ，与理论计算值相符。
至上分别对应电阻 R0 为
50，100，150K Ω 。因为 R f
变化，使得 A0
=1+
R0 R
变化，又因
为
1 Q
=
3−A0，所以来自Q值也发生变化。Q
值越大电路的幅频特性的衰减速率
越大。当电阻值大到一定程度将使得输出波形失真。
图 1-5 R0 取不同值幅频特性和相频特性曲线
1.4.2 电容 C1 变化对电路的影响
2.4 参数扫描分析
电阻 R f 分别取 1，2，3，4，5K Ω ，得到了五个不同的幅频特性和相频特性如图 2-5，五条
曲线由下至上分别对应电阻 R f
1，2，3，4，5K Ω 。因为 R f
变化，使得 A0
=1+
Rf R1
变化，
因为
1 Q
=
3
−
A0
，所以
Q
值也发生变化。。Q
值越大电路的幅频特性的衰减速
图 1-2 电路原理图
1.2 虚拟示波器分析
图 1-3 滤波器仿真图 为输入信号频率为 500Hz，幅度为 5V 时二阶低通滤波器电路的输入输出情况。。 当输入信号为低频情况，如图 2-3 可得可得输出与输入的值约等于 1.58,与理论计 算值相符。输入高频，输出信号基本为 0。
1.3 交流分析
图 3-5 R f 取不同值幅频特性和相频特性曲线
4. 压控电压源带阻滤波器
其传递函数为 A(S ) = A0 (S 2 + W02 )
S2
+ W0 Q
S
+ W0 2
要求：设计一个截止频率 f0=1khz，Q=1 的带阻滤波器，并说明各参数变化对电 路的影响。
4.1 电路设计原理图
XBP1 IN OUT
图 1-4 幅频特性和相频特性曲线 从特性曲线可以看出 ,在低频状态下频率变化对 A0 的影响不大,频率较高时 A0 随 频率增高而急剧减。图中标志线的位置为下降 3DB 的位置，知截止频率约为 1Khz，与理论计算值相符。
1.4 参数扫描分析 1.4.1 电阻 R0 变化对电路的影响
电阻 R0 分别取 50，100，150K Ω ，得到了不同的幅频特性和相频特性如图 2-5，曲线由下
压控电压源滤波器电路设计与仿真分析
1. 压控电压源低通滤波器
1-1 低通滤波器原理图
其传递函数为
A(S )
=
S2
+
A0W02
W0 Q
S
+ W02
其中W0
=
1 RC
A0
= 1+
Rf R1
1 Q
=
3−
A0
要求：设计一个截止频率 f=1KHZ，Q=0.707 的低通滤波器（即为二阶的巴特沃 斯滤波器），并说明各参数变化对电路的影响。
三条曲线由下至上对应的电容分别为 10,40,70,100NF,由图可知 C1 增大引起电 路的截止频率减小 ,通频带变窄。而 C1 的变化对电压增益基本无影响。采用类 似方法，可分析其他参数变化对电路的影响。
图 1-6 C1 取不同值幅频特性和相频特性曲线
2. 压控电压源高通滤波器
图 2-1 高通滤波器电路图
R3
7.96kΩ
3
7
C1 1
10nF
V1
R1 4
15.92kΩ
5 Vrms
1kHz
0°
C2 2
10nF
R2 15.92kΩ
C3 20nF
U1
0 6 OPAMP_3T_BASIC
R4 10kΩ R5 20kΩ
XSC1
A +_
B +_
Ext Trig +
_
设 计 一 个 中 心 频 率 f0=1khz， Q=1的 带 阻 滤 波 器
图 3-2 电路原理图
3.2 虚拟示波器分析
图 3-3 滤波器仿真图 图为输入信号频率为 1kHz，幅度为 5V 时二阶带通滤波器电路的输入输出情况。 如图 2-3 可得在通带范围内 A0 = 2 ,与理论计算值相符。
3.3 交流分析
图 3-4 幅频特性和相频特性曲线 从特性曲线可以看出，通带的中心频率为 1khz，经分析可知中心频率处幅值下 降 3DB 的后的频率分别为 500HZ 和 1.5KHZ，即带宽为 1KHZ，理论计算值相符。
图 4-1 电路原理图
4.2 虚拟示波器分析
图 4-2 滤波器仿真图 为输入信号频率为 1kHz，幅度为 5V 时二阶带阻滤波器电路的输入输出情况。。 由图 4-2 可得输出的波形幅值为 0。表明带阻内波形将被抑制。
4.3 交流分析
图 4-3 幅频特性和相频特性曲线
从特性曲线可以看出，带阻的中心频率为 1KHZ。阻带带宽为 1khz，与理论计算 值相符。
3.1 电路设计原理图
XBP1 IN OUT
1
R2
15.92kΩ
3
4
R1
C2
OPAMP_3TU_B1 ASIC
2
15.92kΩ V1
5 Vpk 1kHz 0°
10nF C1 10nF
0
R3
5 31.84RkΩ
R0
31.84kΩ
31.84kΩ
XSC1
A +_
B +_
Ext Trig +
_
中 心 频 率 ： fO =1kHz， BW=1000hz
其传递函数为 A(S ) =
A0 S 2
S2
+ W0 Q
S
+ W0 2
其中W0
=
1 RC
A0
= 1+
Rf R1
1 Q
=
3−
A0
要求：设计一个截止频率 fl =500hz，Q=2 的高通滤波器，并说明各参数变化对 电路的影响。
参数计算：
因为WC
=
1 RC
=
2πfl ,已知
fl
= 500HZ
,若取
C=0.01UF
XSC1
A +_
B +_
Ext T rig +
_
R1
3
31.85kΩ
C1
C2
U1
5
1
2
10nFV1
10nF
2 Vrms 5kHz 0°
R2
OPAMP_3T_BASIC
31.85kΩ4
R0
R4 39.81kΩ 26.54kΩ
0
设 计 截 至 频 率 为 f=500hz， Q=2的 高 通 滤 波 器
图 2-2 电路原理图
率越大。采用类似方法，可分析其他参数变化对电路的影响
图 2-5 R f 取不同值幅频特性和相频特性曲线
3. 压控电压源带通滤波器
图 3-1 带通滤波器电路图
其传递函数为 A(S ) =
A0
W0 Q
S
S2
+ W0 Q
S
+ W0 2
其中W0
=
1 RC
A0
= 1+
Rf R0
1 Q
=
3−
A0
要求：设计一个截止频率 f =1KHZ，BW=1KHZ 的带通滤波器，并说明各参数 变化对电路的影响。
2.4 参数扫描分析
电阻 R4 分别取 1，2，3，4K Ω ，得到了不同的幅频特性和相频特性如图 4-4。因为 R4 变
化，使得
A0
变化，因为
1 Q
=
3
−
A0
，所以
Q
值也发生变化。Q
值越大电路的幅频
特性的衰减速率越大。采用类似方法，可分析其他参数变化对电路的影响。
图 4-4 R4 取不同值幅频特性和相频特性曲线
参数计算：（R1=R2=R3=R,C1=C2=C）
因为WC
=
1 RC
= 2πf
,已知
f
= 1khz ,若取 C=0.01UF
则有 R = 1 = 15.92KΩ WC C
由 Q=
f BW
,所以 Q
=
1 3 − A0
= 1,可知 A0
=2
又
A0
= 1+
Rf R0
所以 R f = 1.5R 0
由平衡条件 R f // R1 = 2R ,从而可得 R f = 31.84KΩ, R0 = 31.84KΩ
则有 R = 1 = 31.85KΩ WC C
由Q =
1 3 − A0
= 2 ,可知 A0
= 2.5
又 A0
= 1+
Rf R1
所以 R f = 1.5R
由平衡条件 R f
//
R1
=
R
//
R
=
1 2
R
,从而可得
R
f
= 39.81KΩ, R1
= 26.54KΩ
2.1 电路设计原理图
XBP1 IN OUT
1.1 电路设计原理图
XSC1
5 C1
A +_
B +_
Ext Trig +
_
10nF
R1 1
R2 2
15.92kΩ
15.92kΩ
V1
5 Vpk 500 Hz 0°
U2
C2 10nF
OPAMP_3T_BASIC R0
4 50.5kΩ
R 86.2kΩ
XBP1 IN OUT
3 0
设 计 截 止 频 率 fH =1khz的 低 通 巴 特 沃 斯 滤 波 器 ， 其 中 Q=0.707， 增 益 A=1.586
电阻 R0 分别取 1，3，5，7K Ω ，得到了不同的幅频特性和相频特性如图 3-5。因为 R0 变
化，使得 A0 变化，所以 Q 值也发生变化。Q 值越大电路的幅频特性的衰减速 率越大。由图可知 Q 值越大相对带宽越小，频率的选择性越强。采用
类似方法，可分析其他参数变化对电路的影响。
参数计算：( R1 = R2 = R , C1 = C2 = C )
因为WC
=
1 RC
= 2πf
,已知
f
= 1khz ,若取 C=0.01UF
则有 R = 1 = 15.92KΩ WC C
由Q
=
1 3 − A0
= 0.707 ,可知 A0
= 1.586
又 A0
= 1+
Rf R1
所以 R f = 0.586R1 由平衡条件 R f // R1 = 2R 1 ,从而可得 R f = 50.5KΩ, R1 = 86.2KΩ
2.2 虚拟示波器分析
图 2-3 滤波器仿真图 为输入信号频率为 5kHz，幅度为 2V 时二阶高通滤波器电路的输入输出情况。。 当输入信号为高频情况，如图 2-3 可得 A0 = 2.5 ,与理论计算值相符。
2.3 交流分析
图 2-4 幅频特性和相频特性曲线
从特性曲线可以看出 ,在高频状态下频率变化对 A0 的影响不大,频率较低时 A0 随 频率减小而急剧减。有图知截止频率为 500HZ，与理论计算值相符。
至上分别对应电阻 R0 为
50，100，150K Ω 。因为 R f
变化，使得 A0
=1+
R0 R
变化，又因
为
1 Q
=
3−A0，所以来自Q值也发生变化。Q
值越大电路的幅频特性的衰减速率
越大。当电阻值大到一定程度将使得输出波形失真。
图 1-5 R0 取不同值幅频特性和相频特性曲线
1.4.2 电容 C1 变化对电路的影响
2.4 参数扫描分析
电阻 R f 分别取 1，2，3，4，5K Ω ，得到了五个不同的幅频特性和相频特性如图 2-5，五条
曲线由下至上分别对应电阻 R f
1，2，3，4，5K Ω 。因为 R f
变化，使得 A0
=1+
Rf R1
变化，
因为
1 Q
=
3
−
A0
，所以
Q
值也发生变化。。Q
值越大电路的幅频特性的衰减速
图 1-2 电路原理图
1.2 虚拟示波器分析
图 1-3 滤波器仿真图 为输入信号频率为 500Hz，幅度为 5V 时二阶低通滤波器电路的输入输出情况。。 当输入信号为低频情况，如图 2-3 可得可得输出与输入的值约等于 1.58,与理论计 算值相符。输入高频，输出信号基本为 0。
1.3 交流分析
图 3-5 R f 取不同值幅频特性和相频特性曲线
4. 压控电压源带阻滤波器
其传递函数为 A(S ) = A0 (S 2 + W02 )
S2
+ W0 Q
S
+ W0 2
要求：设计一个截止频率 f0=1khz，Q=1 的带阻滤波器，并说明各参数变化对电 路的影响。
4.1 电路设计原理图
XBP1 IN OUT
图 1-4 幅频特性和相频特性曲线 从特性曲线可以看出 ,在低频状态下频率变化对 A0 的影响不大,频率较高时 A0 随 频率增高而急剧减。图中标志线的位置为下降 3DB 的位置，知截止频率约为 1Khz，与理论计算值相符。
1.4 参数扫描分析 1.4.1 电阻 R0 变化对电路的影响
电阻 R0 分别取 50，100，150K Ω ，得到了不同的幅频特性和相频特性如图 2-5，曲线由下
压控电压源滤波器电路设计与仿真分析
1. 压控电压源低通滤波器
1-1 低通滤波器原理图
其传递函数为
A(S )
=
S2
+
A0W02
W0 Q
S
+ W02
其中W0
=
1 RC
A0
= 1+
Rf R1
1 Q
=
3−
A0
要求：设计一个截止频率 f=1KHZ，Q=0.707 的低通滤波器（即为二阶的巴特沃 斯滤波器），并说明各参数变化对电路的影响。
三条曲线由下至上对应的电容分别为 10,40,70,100NF,由图可知 C1 增大引起电 路的截止频率减小 ,通频带变窄。而 C1 的变化对电压增益基本无影响。采用类 似方法，可分析其他参数变化对电路的影响。
图 1-6 C1 取不同值幅频特性和相频特性曲线
2. 压控电压源高通滤波器
图 2-1 高通滤波器电路图
R3
7.96kΩ
3
7
C1 1
10nF
V1
R1 4
15.92kΩ
5 Vrms
1kHz
0°
C2 2
10nF
R2 15.92kΩ
C3 20nF
U1
0 6 OPAMP_3T_BASIC
R4 10kΩ R5 20kΩ
XSC1
A +_
B +_
Ext Trig +
_
设 计 一 个 中 心 频 率 f0=1khz， Q=1的 带 阻 滤 波 器
图 3-2 电路原理图
3.2 虚拟示波器分析
图 3-3 滤波器仿真图 图为输入信号频率为 1kHz，幅度为 5V 时二阶带通滤波器电路的输入输出情况。 如图 2-3 可得在通带范围内 A0 = 2 ,与理论计算值相符。
3.3 交流分析
图 3-4 幅频特性和相频特性曲线 从特性曲线可以看出，通带的中心频率为 1khz，经分析可知中心频率处幅值下 降 3DB 的后的频率分别为 500HZ 和 1.5KHZ，即带宽为 1KHZ，理论计算值相符。
图 4-1 电路原理图
4.2 虚拟示波器分析
图 4-2 滤波器仿真图 为输入信号频率为 1kHz，幅度为 5V 时二阶带阻滤波器电路的输入输出情况。。 由图 4-2 可得输出的波形幅值为 0。表明带阻内波形将被抑制。
4.3 交流分析
图 4-3 幅频特性和相频特性曲线
从特性曲线可以看出，带阻的中心频率为 1KHZ。阻带带宽为 1khz，与理论计算 值相符。
3.1 电路设计原理图
XBP1 IN OUT
1
R2
15.92kΩ
3
4
R1
C2
OPAMP_3TU_B1 ASIC
2
15.92kΩ V1
5 Vpk 1kHz 0°
10nF C1 10nF
0
R3
5 31.84RkΩ
R0
31.84kΩ
31.84kΩ
XSC1
A +_
B +_
Ext Trig +
_
中 心 频 率 ： fO =1kHz， BW=1000hz
其传递函数为 A(S ) =
A0 S 2
S2
+ W0 Q
S
+ W0 2
其中W0
=
1 RC
A0
= 1+
Rf R1
1 Q
=
3−
A0
要求：设计一个截止频率 fl =500hz，Q=2 的高通滤波器，并说明各参数变化对 电路的影响。
参数计算：
因为WC
=
1 RC
=
2πfl ,已知
fl
= 500HZ
,若取
C=0.01UF
XSC1
A +_
B +_
Ext T rig +
_
R1
3
31.85kΩ
C1
C2
U1
5
1
2
10nFV1
10nF
2 Vrms 5kHz 0°
R2
OPAMP_3T_BASIC
31.85kΩ4
R0
R4 39.81kΩ 26.54kΩ
0
设 计 截 至 频 率 为 f=500hz， Q=2的 高 通 滤 波 器
图 2-2 电路原理图
率越大。采用类似方法，可分析其他参数变化对电路的影响
图 2-5 R f 取不同值幅频特性和相频特性曲线
3. 压控电压源带通滤波器
图 3-1 带通滤波器电路图
其传递函数为 A(S ) =
A0
W0 Q
S
S2
+ W0 Q
S
+ W0 2
其中W0
=
1 RC
A0
= 1+
Rf R0
1 Q
=
3−
A0
要求：设计一个截止频率 f =1KHZ，BW=1KHZ 的带通滤波器，并说明各参数 变化对电路的影响。
2.4 参数扫描分析
电阻 R4 分别取 1，2，3，4K Ω ，得到了不同的幅频特性和相频特性如图 4-4。因为 R4 变
化，使得
A0
变化，因为
1 Q
=
3
−
A0
，所以
Q
值也发生变化。Q
值越大电路的幅频
特性的衰减速率越大。采用类似方法，可分析其他参数变化对电路的影响。
图 4-4 R4 取不同值幅频特性和相频特性曲线
参数计算：（R1=R2=R3=R,C1=C2=C）
因为WC
=
1 RC
= 2πf
,已知
f
= 1khz ,若取 C=0.01UF
则有 R = 1 = 15.92KΩ WC C
由 Q=
f BW
,所以 Q
=
1 3 − A0
= 1,可知 A0
=2
又
A0
= 1+
Rf R0
所以 R f = 1.5R 0
由平衡条件 R f // R1 = 2R ,从而可得 R f = 31.84KΩ, R0 = 31.84KΩ
则有 R = 1 = 31.85KΩ WC C
由Q =
1 3 − A0
= 2 ,可知 A0
= 2.5
又 A0
= 1+
Rf R1
所以 R f = 1.5R
由平衡条件 R f
//
R1
=
R
//
R
=
1 2
R
,从而可得
R
f
= 39.81KΩ, R1
= 26.54KΩ
2.1 电路设计原理图
XBP1 IN OUT
1.1 电路设计原理图
XSC1
5 C1
A +_
B +_
Ext Trig +
_
10nF
R1 1
R2 2
15.92kΩ
15.92kΩ
V1
5 Vpk 500 Hz 0°
U2
C2 10nF
OPAMP_3T_BASIC R0
4 50.5kΩ
R 86.2kΩ
XBP1 IN OUT
3 0
设 计 截 止 频 率 fH =1khz的 低 通 巴 特 沃 斯 滤 波 器 ， 其 中 Q=0.707， 增 益 A=1.586