multisim设计报告(有源低通滤波电路)

成都理工大学

计算机辅助电路分析

课程设计

题目名称一阶、二阶有源低通滤波电路分析报告学院名称信息科学与技术学院

所属专业电子信息科学与技术

学生姓名阮晓健

学号 200905020118

班级电子一班

一、设计的题目及其要求

（1）设计题目:

一阶、二阶低通滤波电路分析

（2）课程设计的目标、基本要求及其功能：

设计能够实现对电路的输入信号进行选频的电路，并对其进行仿真分析。本电路应实现对电路的输入信号进行选频,只允许某一频率范围内的信号能够通过,而使其他频率范围内的信号被衰减掉,即被滤除.

（3）设计要求的最终指标

应用此电路能产生滤波的作用，其中根据电路所给的已知条件可知一阶有源低通滤波电路的通带电压放大倍数为4.4倍。对于二阶有源低通滤波电路，其品质因数Q的大小对电路的幅频特性影响较大，最终可以通过仿真参数来反映电路特性。

二、设计的基本思路及其设计出发点

其中一阶有源低通滤波电路为模电中常用的一种电路，该电路由一个集成运放和一个RC电路组成。其中，左侧的RC电路的主要作用是确定电路的截止频率，及选频作用。其所限定的截止频率为f=1/RC.右侧的集成运放主要有两个作用:提高低通滤波电路的放大倍数和提

高滤波电路的带负载能力。而二阶有源低通滤波电路可以用来滤除高频成分。

三、方案原理论述

图1是由集成运放和RC电路等构成的一阶有源低通滤波电路。

图2是二阶有源低通滤波电路

图1 一阶有源低通滤波电路

图2 二阶有源低通滤波电路

图1中的低通滤波电路由于在集成运放的反相输入端有接输入电阻R3=2kΩ,而反馈电阻R1=6.8kΩ,其放大倍数为4.4倍。将波特图仪的垂直轴的初始值和终值分别设置为-200dB,水平轴的初始值分别设置为1mHz和200GHz。可得如图3的仿真结果：

图3

在图3中，移动红色的游标1到达使一阶有源低通滤波电路的电压放大倍数下降了3dB的位置,该处即为一阶有源低通滤波电路的

上限截止频率,图3中显示为158.218KHz。

图 4

在图4中移动红色的游标1到达频率为158.218KHz的位置，观测此时的相位响应特性。由图3可以看出，一阶有源低通滤波电路虽然可以滤掉较高频率的输入信号，但是，其滤波性能不好。事实上，根据理论计算可得知一阶有源低通滤波电路对数幅频特性仅仅以-20dB/10倍频的较小幅度下降。为此，可以采用二阶有源低通滤波电路来滤除高频成分。仿真电路如图2。连接好电路，单击仿真开关，得到图5所示的幅频响应和图6所示的相频响应结果。

图5

图 6

从图5中可以看出,从一阶有源低通滤波电路变化到二阶有源低通滤波电路,其幅频响应特性的下降程度是一阶有源低通滤波电路的2倍。根据实际计算可得：二阶有源低通滤波电路以-40dB/10倍频的幅度下降。对于二阶有源低通滤波电路，其品质因数Q的大小对电路的幅频特性影响较小。对此，采用参数扫描分析来观测仿真结果。

可得参数扫描分析结果如图7所示：

图7

四、仿真设计分析

本次仿真过程采用MULTISIM10.0进行仿真分析，本次仿真分析进行了参数扫描分析。

仿真分析情况如下：

数扫描分析情况如图所示

图3直流扫描分析

五、本电路的实际应用

滤波器是一种使用信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置，在信息处理、数据传送和抑制干扰等自动控制、通信及其它电子系统中应用广泛。滤波一般可分为有源滤波和无源滤波，有源滤波可以使幅频特性比较陡峭，而无源滤波设计简单易行，但幅频特性不如有源滤波器，而且体积较大。从滤波器阶数可分为一阶和高阶，阶数越高，幅频特性越陡峭。高阶滤波器通常可由一阶和二阶滤波器级联而成。采

用集成运放构成的RC有源滤波器具有输入阻抗高，输出阻抗低，可提供一定增益，截止频率可调等特点。压控电压源型二阶低通滤波电路是有源滤波电路的重要一种，适合作为多级放大器的级

联，二阶有源滤波器的典型结构如图所示。

六、总结和设计心得体会

本次电子设计的胜利完成是对我所学知识的检验。

从确定设计题目到找资料，画图，分析，仿真，写报告，其间是经历了不少困难。第一个难题就是找集成运算放大器，还有一个难题就是在进行仿真分析的时候，由于对二阶有源低通滤波电路的不熟悉，使之进行仿真时绕了很多弯路，最终得出了仿真结果。

我认为整个课程设计就应用所学知识，克服困难，学习新知识

的一个过程，在这个过程中受益匪浅。

七、参考文献

（1）由王冠华王伊娜编著，国防工业出版社出版的《Multisim8 电路设计及应用》