基于Multisim的有源低通滤波器的设计与仿真分析
基于NI+Multisim+10的有源滤波器的设计与仿真
万方数据·研究与设计·信息化研究２００９年６月下面用２阶ＭＦＢ低通滤波电路级联构建有源低通滤波器。
设计截止频率ｆｃ＝２．５ｋＨｚ、带内增益Ａ＝４、衰耗ｍ＝４５ｄＢ以上的巴特沃斯有源低通滤波器。
由厅≥ｍ／６＝４５／６＝７．５，得知满足衰耗要求的必须是８阶滤波器。
即由４节２阶ＭＦＢ低通滤波器级联而成，根据滤波器工作频率与电容取值的对应关系，取Ｃ＝０．０１斗Ｆ，则Ｋ＝ｌｏｏ／（ＬＣ）＝４。
查快速设计手册Ｈ１得出Ｋ＝１时每节的电阻值及电容值，再将这些电阻值乘以４，就得到设计的ＭＦＢ巴特沃斯有源低通滤波器的应选电阻、电容值，如表ｌ所示。
表１ＭＦＢ巴特沃斯有源低通滤波器的应选电阻、电容值２ＮＩＭｕｌｔｉｓｉｍ１０仿真设计与分析近２０多年来，随着电子与计算机技术的迅速发展，电子电路的分析与设计方法发生了重大变革，一些优秀的ＥＤＡ（电子设计自动化）软件被爱好者推广，如加拿大ＩＩＴ公司陆续推出了ＥＷＢ４．０、ＥＷＢ５．０、Ｍｕｌｔｉ．ｓｉｒｅ２００１、Ｍｕｌｔｉｓｉｍ７、Ｍｕｌｔｉｓｉｍ８、Ｍｕｌｔｉｓｉｍ９等，作为学习和设计电子电路的一种辅助手段，被广泛应用＂Ｊ。
ＮＩＭｕｈｉｓｉｍ１０是ＮＩ（美国国家仪器公司）推出的Ｍｕｌｔｉｓｉｍ最新版本，是ＥＷＢ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＷｏｒｋｂｅｎｃｈ）的升级版，其界面、主菜单、工具条、元件库、分析方法等与低版本的相似。
ＮＩＭｕｈｉｓｉｍ１０是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件，虚拟电子与电工元器件、虚拟电子与电工仪表和仪器，实现了“软件即元器件”和“软件即仪器”。
ＮＩＭｕｈｉｓｉｍ１０增强了软件的仿真测试和分析功能，提供了上千种电路元器件；ＮＩＭｕｌｔｉｓｉｍ１０具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的交流分析、瞬态分析、灵敏度分析、噪声分析、温度扫描分析等；ＮＩＭｕｈｉｓｉｍ１０可以设计、测试和演示各种电子电路。
与传统的电子电路设计和实验方法相比，优点如下：设计和实验可以同步进行，修改调试方便；设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全；可方便地对·２２·电路参数进行测试和分析；可直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图；设计成功的电路可以直接在电路中使用。
基于Multisim10.0有源滤波电路的分析与仿真
摘 要： 用 Ｍ ｈ ｉ ０ 仿真软件分别对带通 、 阻和全通 滤波 电路进行 了幅频 、 应 ｕ ｉｓ １． ｔｍ ０ 带 相频特性 的分析 ， 更进一步验证 了有源滤波电路各 自 的滤 波特性 ， 为下一 步合理 的选择滤波 电路提供 了一定的理论依据。 关键词 ： ｈｓｍ； Ｍｕ ｉｉ 有源滤波电路 ； 幅频特性 有源滤 波电路 是指滤 波电路 不仅 由无 源元 件 ，还由有源元件 （ 双 实际电路中 ，常用无源低通滤波器和高通滤波器并联构成无源带 极型管 、单极 型管 和集成运放 ）组成 的电路 。它必 须在合 适的直流电 阻滤波电路 ，然后与同相 比例运算电路相接 ，最终得到有源带阻滤波 源供电的情况下才能起作用 ，并能对信号进行放大 ，只适合小信 号处 电路 ，如图 ４ 所示 。频率低于 ｔ 和高于 的信号可以通过 ，而频率介 理， 不适合高电压 、大电流的情况 。在低通滤波器 （Ｐ）和高通滤波 于 到 之 间的信号被衰减 。经计算 可知 ，阻带 Ｂ －￣ ｇ Ｑ ＬＦ Ｗ－ － ・ ， － ｆ 器 （ Ｆ 的基础 上继续研 究带通 滤波器 （ ａｄ Ｐ ｓ ｉｅ，Ｂ Ｆ 、 为截 至频率 ， ＨＰ ） Ｂ ｎ ａｓＦｌ ｒ Ｐ ） ｔ Ｑ为品质因数 。Ｑ值愈大 ，阻带 Ｂ 愈窄 。该 滤波 电路 Ｗ 带 阻滤波器 （ａ ｄ Ｅｉｉａｉｎ Ｆｌ ｒ Ｅ ）和全通滤 波器 （ ｌ Ｐｓ 主要用于已知干扰或噪声频率的情况下 ，阻止其通过的情况下 【 ２ Ｂ ｎ ｌ ｎｔ ｉｅ，Ｂ Ｆ ｍ ｏ ｔ Ａｌ ａｓ ｌ１ １。 甜 ‘ ． ．： ¨ｒ ＿ － ¨ … 口 Ｆｌｒ Ｐ ） ｉｅ，Ａ Ｆ ，并 对 其 进行 了幅 频 与 相频 特性 的 仿 真 。 ｔ １ 带通滤波电路 ＩＰ Ｂ Ｆ） 阶带通滤波器可由低通滤 波器 和高通 滤波器 串联组成 ，如图 １ 所示 。设 Ｌ Ｆ的截止 频率为 ，Ｈ Ｆ的截止 频率为 ， 应小 于 ， Ｐ Ｐ 则通频带为 （。ｆ 。 ｆ— 口
基于Multisim的有源滤波器设计与仿真
仿真结果
高阶滤波器（课后阅读）
SECTION 88 P473 期末课程设计率和品质因数
1、特征频率是使得系统频响表达式简介的特殊频率点，对二阶滤波 器而言，特征频率使得分母中实部为0； 2、品质因数Q定义为特征频率处增益的模除以中频增益的模；
用Q和特征频率f 0 表达截止频率f c
MATLAB计算公式K = sqrt(4*Q*Q-2+sqrt(4-16*Q*Q+32*Q*Q*Q*Q))/(2*Q);
基于Multisim的有源滤波器 设计与仿真
滤波器形态分类
模拟滤波器的实现方法-无源滤波
1、无源滤波器是只用无源器件组成的滤波器，如电阻、电容等； 2、适合大电压和电流以及超高频率；价格便宜，电路相对简单； 3、实现级联困难，受负载影响大。
有源滤波器
1、有源滤波器含有源器件，必须额外供电才能工作； 2、引入负反馈和放大环节，轻松实现较为复杂的滤波器，适合小信号和中低频 率段； 3、轻松实现级联，能够有效隔离负载对滤波器的影响。
4元件二阶SK型低通滤波器
滤波器设计1
1、二阶低通滤波器有三个关键参数 中频增益，特征频率f0以及品质因数Q ； 2、先确定电容，再确定电阻； 3、满足约束。
滤波器设计2-电阻电容的计算与约 束
滤波器设计3-举例
滤波器设计3-举例
滤波器设计3-举例
MATLAB数学计算
MULTISIM电路仿真
基于Multisim的二阶有源滤波器的研究(1)
收稿日期:2008-12-28基于Multisi m 的二阶有源滤波器的研究李端1艾永乐1(1.河南理工大学电气工程学院,河南焦作454001)摘要:运算放大器、电阻、电容构成的有源滤波器有显著的优点,在现代电子技术中得到了广泛应用。
本文在对VCVS 滤波电路的传递函数分析的基础上,根据滤波器性能参数及设计要求确定了二阶有源低通滤波电路中电容和电阻值。
在Multi 2si m 环境下建立了滤波电路模型,并对其进行了时域和频域分析,得出了具有一定参考价值的结论。
关键词:M ultisi m 7;有源低通滤波器;电子技术;实践教学中图分类号:G434 文献标识码:A 文章编号:1672-464X (2009)01-0012-05Appli ca ti on of M ultisi m 7i n Electron i c C i rcu it Teach i n gL I D u a n 1,A I Yo n g -le (Henan Polytechnic University Electrical Engineering and institute1,J iaozuo Henan 454000,China )Abstract:The active filter with resistance,capacitance and Operati onal Amp lifier (OA )is widely app lied t o the modern electr onic technol ogy with p r om inent effects .A 2nd active l oss -pass filter circuit is designed on the basis of analysis of active filter’s transfer functi on .The capacitance value and resistance value are obtained according t o the perf or mance para meter of the filter and its cut off frequency .This paper p resents the l ow -pass filter circuit model in M ultisi m .Keywords:Multisi m 7;Operati onal Amp lifier (OA );electr onic technol ogy;teaching p ractice河南省教育科学"十一五"规划2007年课题,"电子技术基础双语教学改革研究与实践",课题编号:2007-JKGHAG -083滤波器是对信号的频率具有选择性的电路,它的功能是使特定频率范围内的信号通过,而阻止其它频率信号通过。
基于Multisim的四阶有源低通滤波器的设计与仿真
基于Multisim的四阶有源低通滤波器的设计与仿真*刘小群【摘要】摘要:滤波器用于对信号的频率具有选择性的电路,它的功能是使特定频率范围内的信号通过,有源滤波器被广泛用于信息处理、数据传送等电路中。
在对二阶有源低通滤波器的原理进行分析的基础上,采用2个2阶低通滤波电路级联的方案,用查表法设计了基于巴特沃思逼近的4阶有源低通滤波器。
在Multisim软件中使用虚拟示波器、波特图示仪等设备,对设计的滤波器的交流特性进行仿真,并对仿真结果进行了分析,其交流特性符合理论设计,具有一定的参考价值。
【期刊名称】新技术新工艺【年(卷),期】2011(000)006【总页数】3【关键词】关键词:有源低通滤波器;巴特沃斯;Multisim;波特图示仪滤波器用于对信号的频率具有选择性的电路,它的功能是使特定频率范围内的信号通过,而阻止其他频率的信号通过。
有源滤波器具有设计标准化、模块化、易于制造等优点,因此被广泛用于信息处理、数据传送和抑制干扰等电路中。
Multisim是专门用于电子线路仿真的“虚拟电子工作台”软件,它界面形象直观,操作方便。
既可进行电路设计,也可对所设计的电路进行各种功能模拟仿真试验。
Multisim将电路图输入、SPICE仿真器、元器件库、仪表库集成并融合在一起,相当于一个设备先进、功能完备的大型电子实验室。
本文详细介绍了4阶有源低通滤波器的设计方法,并用Multisim软件对其进行了瞬态分析和频率特性分析[1]。
1 基于Multisim的4阶有源低通滤波器的设计和仿真1.1 4阶巴特沃思低通滤波器设计原理滤波器的设计是根据给定的技术指标选定电路形式并确定电路的元器件。
本文采用集成运放构成的RC有源滤波器,该设计要求截止频率为1 kHz,4阶有源低通滤波器可以由2个2阶低通滤波器级联组成。
先设计4阶巴特沃思低通滤波器的传递函数,用2个2阶巴特沃思低通滤波器构成1个4阶巴特沃思低通滤波器,其传递函数为:为了简化计算,其参数满足如下条件:选取C=0.1 μ F,可算得R=1.6 kΩ。
基于NIMultisim10的有源滤波器的设计与仿真
基于N IM ultisim 10的有源滤波器的设计与仿真张文俊(中国人民解放军电子工程学院,安徽省合肥市230037)摘 要:有源滤波器因其体积小、重量轻、成本低、可靠性高、提供增益放大、设计标准化、模块化、便于集成等突出的优点,在信号处理中有着广泛的应用。
在对MF B (无限增益多路反馈)滤波电路的传递函数分析基础上,由2阶MF B 阶低通滤波电路级联的方法构建了有源低通滤波器,用查表法设计了基于巴特沃斯逼近的8阶有源低通滤波器,并用N IMultisi m 10软件对设计的滤波器的交流特性进行了仿真分析,其交流特性符合设计理论,具有一定的参考价值。
关键词:有源滤波器;仿真;N IMultisi m 10中图分类号:T N713.8收稿日期:2008211210;修回日期:2009202205。
0 引 言滤波器在通信测量、控制系统、电力系统及电气设备中有着广泛的应用。
自20世纪60年代以来,有源滤波器因其突出的优点,如体积小、重量轻、成本低、可靠性高、提供增益放大、设计标准化、模块化、便于集成等,在信号处理中有着越来越多的应用。
因此,研究有源滤波器的设计就有很大的实际意义[1]。
本文设计了8阶MF B (无限增益多路反馈)巴特沃斯有源低通滤波器,并用N IMultisi m 10进行了仿真研究。
1 有源滤波器设计设计滤波器时通常给定截止频率、带内增益、品质因数等性能指标,滤波器的设计任务是根据给定的性能指标选定电路形式和确定电路的元器件。
具有理想特性的滤波器是很难实现的,只能用实际特性去逼近,就是必须对理想特性进行一定的修改,用具有可实现性的传递函数来描述所需的性能指标,使其性能在一定的误差范围内能满足要求,它的幅频特性、相频特性与所设计的电路特性近似。
成熟的逼近方法有巴特沃斯响应、切比雪夫响应、椭圆响应、贝赛尔响应等[2]。
一个具有可实现性的有源滤波器的传递函数为:H (s )=B (s )A (s )=a m s m +a m -1S m -1+…+a 1s +a 0b n s n +b n -1s n -1+…+b 1s +b 0(1) 有源滤波器的实现可分为直接实现和级联实现。
有源低通滤波器的设计与仿真分析
图2 压控电压源二阶低通滤波电路
意的传递函数均可由 若干一 阶滤波 环节 和二阶 滤波环 节 构成, 即滤波器的级联实现, 其传递函数为: H ( s) = H 1 ( s) H 2 ( s) H k ( s) , k m 所以可以利用典型的 一阶和 二阶滤 波环 节构建 任意高 阶 的滤波器[ 1] 。本文以压控电 压源滤 波电路即 萨伦 - 加 基滤 波器构建 8 阶切比雪夫有源低通滤波器。 压控电压源二阶滤波电路如图 1 所示, 集成运算 放大 器和电 阻 R3 及 R 4 构成 压控 电压 源, 其 中运 放为 同相 输 入, 输入阻抗很高, 输出阻抗很低, 该电 路优点是电路 性能 稳定, 增益容易调节。
1 有源滤波器的设计要求
滤波器的设计任务 是根据 给定 的技术 指标选 定电 路
收稿日期 : 2006 -12 -01
2
有源低通滤波器的传递函数
一个理想滤波器的 幅度 响应在 要求 的通带 内应 具有
181
数字/ 模拟电路
牛燕炜 : 有源低通滤波器的设计与仿真分析
= = s2 + A R 1 R 2 C 1 C2 s2 + [ R 2 C2 + R 1 C 2 + R 1 C 1 ( 1 - A ) ] s + 1 A
《 现代电子技术 》 2007 年第 12 期总第 251 期
基于Multisim的滤波电路分析与设计实验说明
“基于Multisim的滤波电路分析与设计”实验说明一. 实验内容实验内容一（必做）：文氏电桥电路频率特性及中心频率的测试1. 设置电路输入信号电压（即函数发生器输出电压）幅值(Amplitude) 为7.07V（即有效值5V），改变函数发生器的频率f分别为20Hz、60 Hz、……8k Hz、12k Hz（见表10-1），记录对应的输出电压U0(V)的值和输入输出电压比值Ku、输入输出相位角φ (Deg)的值于表10-1。
2. 记录输入输出同相位（即φ=0）时的频率f0(Hz)称之为电路中心频率或电路谐振频率，以及输出电压值U0max(V) 于表10-1。
3. 保持电路输入信号电压幅值(Amplitude) 为7.07Vp（即有效值5V）不变，改变电路电阻R的值分别为0.2kΩ、0.47 kΩ、1 kΩ、1.5 kΩ、2 kΩ，记录不同电阻值时电路中心频率f0(Hz)的值于表10-2。
实验内容二（选做）：双T网络电路频率特性及中心频率的测试表10-3和表10-4。
二. 实验步骤1. 运行仿真软件。
双击桌面multisim图标，出现对话框后点击close，进入multisim主界面。
2. 主界面面板介绍及操作。
主界面上边部分从上往下依次分别为菜单栏、工具栏、状态键→仿真和暂停、元器件库图标、仿真运行和暂停开关；中间区域为仿真电路工作区；仿真电路工作区的右侧为虚拟仪器仪表栏。
关闭电路运行开关(所有操作都需在此开关闭合的状态下进行)，使用鼠标右键对电路中的器件、线条、仪器等等来实现旋转、移动、删除……等操作；使用鼠标左键双击电路中某一元器件或虚拟仪器，弹出相应的窗口，可以修改其参数值或进行参数设置。
3. 建立电路。
按照实验教程中的文氏电桥实验电路图（或下面给出的仿真电路图）在工作区中按照下述方法设置元器件和虚拟仪器仪表、设置电路节点、连线建立实验电路。
建立电路时一定要注意：必须设置电路的参考地（GROUND）。
基于Multisim的多功能滤波器电路的仿真毕业设计
3.Simulate（仿真）菜单
Simulate（仿真）菜单提供18个电路仿真设置与操作命令，Simulate菜单中的命令及功能如下：
结合Multisim软件能达到搭建电路，仿真分析。达到事半功倍的效果。
1.2研究现状
随着计算机技术和电子技术的发展，电子产品已与计算机技术密不可分，紧紧相连；随着电子产品日益智能化，电路得集成度的越来越高，使新技术新产品的更新周期越来越短。应运而生电子设计自动化技术（EDA），从而使电路研发人员能用计算机来完成电路功能设计、逻辑分析、性能分析、时序测试直至电路板的计算机自动化设计应运而生。
1.3.1 Multisim的主窗口
安装Multisim软件后，单击“开始”→“程序”→“National Instruments”→“Circuit Design Suit 10.0” →“Multisim”选项，启动Multisim10，可以看到图1.1所示的Multisim10主窗口。
图1.1 Multisim 10的主窗口
Open：打开一个己存在的*．msm10、*．msm9、*．msm8、*．msm7、*．ewb或*．utsch等格式的文件。
Close：Байду номын сангаас闭当前电路工作区内的文件。
Close All：关闭电路工作区内的所有文件。
Save：将电路工作区内的文件以*．msm10的格式存盘。
Save as：将电路工作区内的文件另存为一个文件，仍为*．msm10格式。
现在EDA的应用范围十分广泛，涉及机械、航空航天、通讯、电子、化工、矿产、生物、医学、军事等等各个领域。但本文主要针对模拟电路的设计与仿真进行研究。
有源低通滤波器的设计和仿真分析
有源低通滤波器的设计和仿真分析有源低通滤波器是一种常用的电路，它可以将输入信号的高频成分滤除，只保留低频成分。
设计和仿真分析有源低通滤波器的过程包括以下几个步骤：确定滤波器的参数、选择放大器和电容、计算元件值、搭建电路并进行仿真分析。
本文将详细介绍这些步骤。
首先，确定滤波器的参数。
有源低通滤波器的参数包括截止频率f_c和增益增益增益A。
截止频率是指在这个频率以下，滤波器的输出信号的幅度将削减到输入信号的70.7%。
增益A是指在截止频率以下，滤波器的输出信号相对于输入信号的幅度增益。
接下来，选择放大器和电容。
放大器是有源低通滤波器的核心组件，它可以提供放大和滤波功能。
常用的放大器有运算放大器，电容可以用来构建滤波器的频率响应曲线。
然后，计算元件值。
根据滤波器的参数和放大器的特性，可以计算出电容的值。
通过选择不同的电容值可以调整滤波器的截止频率和增益。
同时，还需要根据放大器的供电电压和输入信号的幅度来选择合适的放大器。
最后，搭建电路并进行仿真分析。
根据前面计算得到的元件值，搭建有源低通滤波器的电路，并利用电路仿真软件进行分析。
通过观察电路的频率响应曲线和输出信号的波形，可以评估滤波器的性能。
需要注意的是，在设计和仿真分析有源低通滤波器时，还需要考虑一些其他因素。
例如，放大器的输入和输出阻抗、电源噪声、非线性失真等。
这些因素会对滤波器的性能产生影响，因此需要进行综合考虑。
总的来说，有源低通滤波器的设计和仿真分析是一个相对复杂的过程，需要综合考虑多个因素。
但通过合理的参数选择、元件值计算和电路搭建，可以设计出满足要求的有源低通滤波器。
并通过仿真分析评估滤波器的性能，以指导实际应用。
毕业设计 有源模拟低通滤波器的设计与分析
摘 要凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器，在近代电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛，所以对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。
本文以一阶和二阶低通滤波电路的典型模型为基础，分别从理论的角度上分析了频率特性，包括通带电压放大倍数 ，特征频率 和通频带截止频率 。
然后通过EDA 仿真软件Multisim7中搭建电路原理图，运用其强大的仿真测试功能，并对设计出的电路原理图进行波特图示仪法、交流分析法以及参数扫描法作出分析，最终得到其频率特性，并分别与理论数值相比较，验证滤波电路的各项参数指标的正确性。
之后，设计了一高阶低通滤波器，并得出相关结论。
最后，为方便分析者直观，形象的分析滤波器的特性，本文利用仿真波形的方式进行说明和对比。
关键词：滤波器，一阶，二阶，低通，仿真分析upA 0f p fAbstractThose who have the ability to perform the signal processing device can be called filter, in modern telecommunications equipment and various control systems, the filter is applied widely, so the research and production of filter has always been valued by all countries.This article based on the typical model of the first and second order low-pass filter circuit, respectively, from the theoretical point of view on the frequency characteristics, including the pass-band voltage amplification factor, the characteristic frequency and pass-band cutoff frequency. Then I setted up by the EDA simulation software Multisim7 in the schematic, the use of its powerful simulation test function, and design a circuit diagram Potter icon Miriam France, AC analysis, and parameter scanning method to analyze the end of its frequency characteristics, verify the parameters of the index of the filter circuit, and make sure the figure is right.Then designed a high-end low-pass filter,and draw some conclusions.Finally, to facilitate intuitive analysis by image analysis of the filter characteristics, we use the description and comparison of the simulation waveform.Key words: Filter, First-order，Second-order, Low-pass, Simulation and analysis目录摘要 (I)Abstract (II)1.引言 (1)1.1.课题设计的意义 (1)1.2.国内外研究现状 (1)1.3.毕业设计所用的方法 (2)2.滤波器的基本知识 (3)2.1.滤波器的基本概念 (3)2.2.滤波器的分类 (4)2.3.滤波器的类型 (6)2.4.滤波器的特性 (6)2.5.滤波器的选取 (7)2.6.模拟滤波器 (7)2.7.数字滤波器 (7)3.电路设计 (8)3.1.有源低通滤波器的典型结构 (8)3.1.1.一阶有源低通滤波器的典型结构 (8)3.1.2.二阶有源低通滤波器的典型结构 (9)3.2.有源滤波器的特性分析 (10)3.2.1.一阶有源滤波器特性分析 (10)3.2.2.二阶有源滤波器特性分析 (11)3.3.低通有源滤波器的设计 (12)3.3.1.设计要求 (12)3.3.2.设计电路分析 (12)3.3.3.选择运放 (15)3.3.4.电路设计 (15)3.3.5.理论计算 (16)4.Multisim分析 (19)4.1.软件简介 (19)4.2.验证通频带放大倍数 (19)4.3.频率特性分析 (25)4.3.1.用波特图示仪测试频率特性 (25)4.3.2.用交流分析法测试频率特性 (27)4.3.3.用参数扫描分析法测试频率特性 (28)结束语 (32)参考文献 (33)致谢 (34)附录 (35)1.引言1.1.课题设计的意义滤波器作为一种基本的功能电路，而且是一种具有频率选择功能的电路，它能使有用的频率信号通过抑制或衰减，将不需要传送频率范围内的信号滤去。
有源低通滤波器的设计和仿真分析
有源低通滤波器的设计和仿真分析摘要：低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。
理想滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移，而在阻带内其幅值应为零。
有源滤波器是指由放大电路及RC网络构成的滤波器电路，它实际上是一种具有特定频率响应的放大器。
滤波器的阶数越高，幅频特性衰减的速率越快，但RC网络节数越多，元件参数计算越繁琐，电路的调试越困难。
根据指标，本次设计选用二阶有源低通滤波器。
引言：课程设计是理论联系实际的重要实践教学环节，是对学生进行的一次综合性专业设计训练。
本次课程设计主要注重的是电子电路的设计、仿真、安装、调试、印制电路板等综合于一体的一门课程，意在培养学生正确的设计思想方法以及思路，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度,培养学生综合运用所学知识与生产实践经验，分析和解决工程技术问题的能力。
作为一名大学生不仅需要扎实的理论知识，还需要过硬的动手能力，所以认真做好课程设计，对提高我们的动手能力有很大的帮助做到。
1电路原理及设计方案1.1滤波器的介绍滤波器是一种能使有用信号通过，滤除信号中的无用频率，即抑制无用信号的电子装置。
有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。
低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。
理想滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移，而在阻带内其幅值应为零。
但实际滤波器不能达到理想要求。
为了寻找最佳的近似理想特性，本文主要着眼于幅频响应，而不考虑相频响应。
一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。
滤波器的阶数越高，幅频特性衰减的速率越快，但RC网络节数越多，元件参数计算越繁琐，电路的调试越困难。
任何高阶滤波器都可由一阶和二阶滤波器级联而成。
对于n为偶数的高阶滤波器，可以由n/2节二阶滤波器级联而成；而n为奇数的高阶滤波器可以由(n-1)/2节二阶滤波器和一节一阶滤波器级联而成，因此一阶滤波器和二阶滤波器是高阶滤波器的基础。
基于Multisim的有源低通滤波器的设计与仿真分析
作者简介
1/H(w)
闫姝（1984-），女，汉，山西和顺人，助教， 硕士，研究方向：信号与信息处理。
图 5：合点前移的等效变换 可解得该系统的传递函数为
作者单位
兰州石化职业技术学院 730060
甘肃省兰州市
136 • 电子技术与软件工程
Electronic Technology & Software Engineering
基于multisim的有源低通滤波器的设计与仿真分析基于multisim的有源低通滤波器的设计与仿真分析文闫姝关键词有源滤波器传递函数multisim幅频特性本文总结了由低阶系统构建高阶信号系统的基本过程和方法通过子系统函数的级联法结合系统的反馈设计了一类新的有源高阶滤波器最后通过节点法对该电路来进行验证
参考文献
图 4：高阶滤波系统电路图 根据自动控制理论，在电路中可以通过 改变综合点或分支点的位置就能消除回路之间 的交错关系，因此可以对于综合点的前移并进 行如下的等效变换，如图 5 所示。
H(w) H(w)
[1] 徐发强等 .RC 高阶有源滤波器的新型实验 方法 [J]. 现代电子技术 ,2008,2(265):6568. [2] 郑君里等 . 信号与系统 [M]. 北京 : 高等 教育出版社 ,1981. [3] 姚佩阳等 . 自动控制原理 [M]. 北京 : 清 华大学出版社 . 北京 : 北京交通大学出版 社 ,2005.
3 结语
总结了由低阶系统构建高阶信号系统的 基本过程和方法，运用子系统函数的级联、反 馈构建高阶系统的思想来设计有源高阶滤波 器，然后用节点法对设计的电路来进行分析验 证，并用仿真软件 Multisim 进行电路仿真。 本文的研究对于有源低通滤波器的设计具有指 导意义。
基于Multisim的低通滤波器设计
引言Multisim就是加拿大Interactive Image Technologies公司近年推出的电子线路仿真软件EWB(Electronics Workbench,虚拟电子工作平台)的升级版。
Multisim为用户提供了一个集成一体化的设计实验环境。
利用Multisim,建立电路、仿真分析与结果输出在一个集成菜单中可以全部完成。
其仿真手段切合实际,元器件与仪器与实际情况非常接近。
Multisim元件库中不仅有数千种电路元器件可供选用,而且与目前较常用的电路分析软件PSpice 提供的元器件完全兼容。
Multisim提供了丰富的分析功能,其中包括电路的瞬态分析、稳态分析、时域分析、频域分析、噪声分析、失真分析与离散傅里叶分析等多种工具。
本文以Multisim为工作平台;深入分析了二阶低通滤波器电路。
利用Multisim可以实现从原理图到PCB布线工具包(如ElectrONICS Workbench 的Ultiboard)的无缝隙数据传输,且界面直观,操作方便。
2 电路设计由于一阶低通滤波器的幅频特性下降速率只有-20 dB／10 f,与理想情况相差太大,其滤波效果不佳。
为了加快下降速率,使其更接近理想状态,提高滤波效果,我们经常使用二阶RC有源滤波器。
采取的改进措施就是在一阶的基础上再增加一节RC网络。
电路结构如图1所示,此电路上半部分就是一个同相比例放大电路,由两个电阻R1,Rf与一个理想运算放大器构成。
R1与Rf均为16 kΩ。
下半部分就是一个二阶RC滤波电路,由两个电阻R2,R3及两个电容C1,C2构成。
其中R2,R3均为4 kΩ,C1,C2均为0、1μF。
电路由一个幅度为1 mV,频率可调的交流电压源提供输入信号,用一个阻值为1 kΩ的电阻作为负载。
3 理论分析3、1 频率特性二阶低通滤波器电路的频率特性为:3、2 通带电压放大倍数AUP低频下,两个电容相当于开路,此电路为同相比例器。
基于multisim的电路设计与仿真 (毕设)
I
中国民航大学本科毕业论文
Abstract
The application of EDA technology has greatly changed the mode of production and teaching mode. Multisim compared with the same type of software is more powerful, more simple operation, has become one of the EDA software tool is a popular international. Study on Simulation of electronic circuit flexible is the important advantages and characteristics of Multisim, simulation study using Multisim can be an ideal situation to the circuit. With the Multisim software in the analog electronic technology teaching, the students can build the application ability and innovation ability as the goal of learning concept. This design take Multisim as the platform for simulation analysis, and focus of knowledge of key circuit teaching, correct the theory teaching to verify the simulation results, to consolidate the knowledge and thinking. The first chapter is mainly on the introduction of Multisim software. The second chapter is mainly to the completion of the basic amplifying circuit, filter, voltage comparator, waveform generator and double sideband demodulation and modulation simulation and analysis. The third chapter mainly completes a temperature measurement circuit and feasible implementation, design temperature measuring circuit with Multisim, making a simple virtual instrument with Labview, using the virtual instrument to watch the measurement results. Key Words: Multisim; Labview; temperature measurement; EDA
基于Multisim10的有源低通滤波器设计及仿真
图 1 五阶有源 RC 低通滤波器 4 仿真结果分析
将图 1 所示电路加上信号源、波特仪等虚拟仪器，检查无误后，点击 仿真按钮。仿真结果如图 2。从图上可看出截止频率在 7K 附近，不符合设 计要求。
科技论坛
民营科技 2011 年第 3 期
基于 Multisim10 的有源低通滤波器设计及仿真
张全禹 孙培刚 （绥化学院电子工程系，黑龙江 绥化 152061）
摘 要：首先介绍了 Multisim10 软件的特点，然后简要介绍了一下滤波器的分类。最后应用 Multisim10 软件对五阶有源 RC 低通滤波器电路进 行了设计、分析与仿真，仿真结果基本符合设计要求，与传统的电子电路设计方法相比较，大大节省了产品开发的成本和时间。说明 Multisim10 在电 子电路设计中具有很重要的作用。
技信息，2008（18）：62-63．
[3] 张晶，李心广．基于 multisim 的电路设计与仿真[J]．计算机仿真，2005，22
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[4] 邓友娥，苏祖全.multisim10 在电子电路设计中的仿真和应用[J]．韶关学
院学报：自然科学版，2009，30（12）：38-41．
基于multisim10的五阶低通滤波器设计muhisim10软件平台下根据电路原理图选定元器件模型并连接好电路确定电路中的各元器件的参数使用相应虚拟仪器进行在线测量然后对照电路设计的要求适当更换或修改部分元器件的参数观察所得的变化确定设计方案最后再进行实际的电路设计不仅减少了元器件的消耗还提高了工作效率
二阶有源低通滤波器的设计和仿真分析(修改)
二设计与仿真分析摘要 ：由低阶系统构建高阶系统是信号与系统设计性实验中的重要实验，本文运用子系统函数的级联、反馈构建高阶系统的思想来设计有源二阶滤波器，然后用节点法对设计的电路来进行分析验证，并用EDA 仿真软件Multisim8进行电路仿真；这种教学方法用理论结合实践，达到了巩固知识和提高动手能力的双重效果，提高了教学质量。
关键词: 有源滤波器；传递函数；multisim ；幅频特性Design and Simulation Analysis of the two-pole Active low Pass FilterAbstract: The construction of high level system by the low level system is an important experiment in signals and systems. in this paper , two-pole active filter was designed by the subsystem’s cascade connection and feedback, then the circuit was analyzed and verifyied by nodal method .the circuit simulation is perfomed in multisim8. This method combines theory with practice.the konwledge can be confirmed and ability can be raised in experiment. It is good for teacher to raise the teaching quality.Keywords: active filter;transfer function;mulitisim;amplitude-frequency characteristic二阶有源滤波器是运放的典型应用，也是学生常做的实验之一。
有源滤波器Multisim 仿真 低通 高通 带通 带阻
有源一阶低通滤波器XSC1通带截止频率：假设R R 3=，，C C 1=H f RCπ1=2 通带电压放大倍数：f up R A R 1=1+有源二阶压控低通滤波器Rf R1品质因数：upQ A 1=3-，0.5≤Q ≤100，一般选取Q =1附近的值通带截止频率：假设R R R 32==，C C C 12==，H f RCπ1=2 通带电压放大倍数：f up R A R 1=1+有源二阶压控高通滤波器Rf R1通带电压放大倍数：f up R A R 1=1+通带截止频率：假设R R R 32==，C C C 12==，L f RCπ1=2 品质因数：upQ A 1=3-有源二阶压控带通滤波器Rf R110k Ω通带电压放大倍数：uf up ufA A A =3-。
f up R A R 1=1+应小于3，否则电路不能稳定工作。
通带中心频率：假设R R R R 234=2=2=2，C C C 12==，通带中心频率f RCπ01=2通带宽度：()H L uf BW f f A f 0=-=3-，()L uf f f A 0⎤=-3-⎦2，()H uf ff A 0⎤=+3-⎦2有源二阶压控带阻滤波器Rf R1f uf R A R 1=1+应小于2，否则电路不能稳定工作阻带宽度：()H L uf f BW f f A f Q 00=-=22-=，其中()uf Q A 1=22-，()L uf f A f 0⎤=-2-⎦，()H uf A f 0阻带中心频率：假设，C C C C 1232=2==2R R R R 342==2=，阻带中心频率f RCπ01=2 f ⎤=+2-⎦。
有源低通滤波电路原理分析及Multisim仿真
有源低通滤波电路1)一阶无源低通滤波电路1.理论分析2.交流分析从Cursor栏可以看出，f=时，y1=，f=100MHZ时，y2=，频率相差一百倍，交流放大倍数只比也近似为100倍，和理论分析吻合。
3.加20负载电阻后交流分析由Cursor可以看出，x1=时，交流放大倍数为，比未加负载电阻时小，加负载电阻后的截止频率近似为x2，为，比未加负载电阻时的100kHZ大，和理论分析相符。
可见，无缘滤波电路的截止频率和通带放大倍数随负载电阻的阻值改变，往往不能满足信号处理的要求，因此要引入有源滤波电路。
2)普通一阶有源低通滤波电路1.原理分析2.仿真图3.交流分析和原理分析的结果相同，当f=f，Au==*2=，当f＞＞f0时，f每增大十倍，交流放大倍数是原来的十分之一。
3)普通二阶有源低通滤波器1.原理分析由理论分析可知，在一阶低通滤波的基础上加一个低通滤波，变成了二阶低通滤波电路。
二阶低通滤波电路幅频特性的最大衰减速率是40db/dec，是一阶低通滤波电路的两倍，但f=时，Au=，即在f0附近的有用信号会得到较大幅度的衰减，因此有必要加入正反馈，使电路的滤波性能得到提升。
2.仿真图3.交流分析由Cursor栏可知，当f==37kHZ时，Au==，和理论分析吻合。
4)压控电源二阶低通滤波1.理论分析由理论分析可知，当f=f0时，Au/Aup=Q，在f=f0时的电压放大倍数和Q值有关，Q值大于1时，Au在f=f0处大于Aup。
Q值越大，f=f0处，Au/Aup越大。
2.仿真图3.交流分析根据交流分析可知，当f=f0=100kHZ时。
Au=Aup=2，和理论分析吻合。
4.Q值分析从理论分析可知，不同的Q值在f=f0处的幅值曲线的陡度不一样，取R4分别等于0Ω，6200Ω，9300Ω，分别对应Q值为，2，仿真波形如下图所示从仿真图的Cursor栏可以看出，f=f0=100kHZ，R4=6200Ω时，y1=≈2，和理论相符，R4=0Ω时，y1=≈，为R4=6200欧姆的1/4，和Q值的倍数相同，与理论分析吻合，R4=9300时，y1=≈5，是R4=6200欧姆的倍，和Q值的倍数相同，与理论分析吻合。
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（令 ） （15） 式 中， n 表 示 无 阻 尼 自 然 频 率， 表 示阻尼系数。阻尼系数决定了整个频域内系 统能否稳定工作，阻尼系数 越小系统越不 稳定，因此必须要进行元件的参数的合理设 计。 假 设 ， , 。 由 分 析 可 知， 要 使 则 ，则必须使 ，也即必须使 ，这时 。仿真出来得高阶电路系统的通频 带如图 5 所示。
n 1 2
合仿真出来的结果对各原件参数进行调整，以 最佳的逼近指标要求。
（3） 为了保证所设计的高阶滤波系统的稳定 性，下面设计一个反馈校正系统，配置系统的 极点位置上。选择系统的反馈单元为一个反相 数乘器，反馈系数为： ，同时在反馈单 元的输出端需加一个电阻 将反馈单元引入前 向通路。最终设计的电路如图 4 所示。
图 3：由两个一阶系统的级联而构成的高阶系 统 由前文可知，一阶系统的传递函数已经 R 1 H ( ) 分析过为 R 1 R C S 。系统的右半部分输出和 输入的关系表达式为： ，经过进行拉 普拉斯后得到传递函数 。因此，级 联之后系统的传递函数可以写成：
1 x 1 1 1
图 5：Multisim 8 的高阶系统通频带仿真结果 在实际工程设计中，可以如下步骤确定 滤波电路的参数设计：首先根据要求确定滤波 器的截止频率，然后选定电容 C( C1 C 2 )，假 1 2 设 R 1 R2 ，要使 2 k 0.707 ，则必须使 k 2 ，也即 R x 2 R1 , 再根据 T T 这个表达式即可以算出 所有电阻 R 的值。可根据要求的性能指标结
1 一阶低通滤波器的分析
1.1 一阶低通滤波器传递函数的推导 我们采用节点法对一个包含运算放大 器的一阶电路进行分析，电路见图 1 所示。 在运放的输出端假设一个节点电压，且假设 u u ， i i 0 并列出系统的节点方程。
（ H2） 其中： ， T R12 C1 1 jT 可得 系统的特征频率为 : f c 2T ，其中符号 f c 表示 滤波器的 3 分贝截止频率984-），女，汉，山西和顺人，助教， 硕士，研究方向：信号与信息处理。
图 5：合点前移的等效变换 可解得该系统的传递函数为
作者单位
兰州石化职业技术学院 730060
甘肃省兰州市
136 • 电子技术与软件工程
Electronic Technology & Software Engineering
【关键词】有源滤波器 传递函数 Multisim 幅频特性
有源低通滤波器是滤波器中应用较为广 泛的形式之一，它是一种具有特定频率响应的 放大器，能够通过低频信号而衰减或抑制高频 信号，因此得到广泛的工程应用。对于一个理 想的有源低通滤波器，其频响在一般会有一定 幅值和线性相移，但实际应用中的滤波器往往 不能达到这样的理想要求，因此我们需要设计 电路使滤波器达到近似的理想特性。按照工程 实际经验，滤波器的幅频特性和相频特性的变 化是相反的。同时，高阶滤波器的幅频特性衰 减的速率比低阶的快，同时电路的 RC 网络节 数越多其调试越困难。 理论上讲，任意的高阶滤波器都可由较 低阶的滤波器通过级联的形式得到。对于 n 为 偶数的高阶滤波器，可以由 n/2 节高阶滤波器 级联而成；而 n 为奇数的高阶滤波器可以由 (n-1)/2 节高阶滤波器和一节一阶滤波器级联而 成，因此一阶滤波器和高阶滤波器是高阶滤波 器的基础。
3 结语
总结了由低阶系统构建高阶信号系统的 基本过程和方法，运用子系统函数的级联、反 馈构建高阶系统的思想来设计有源高阶滤波 器，然后用节点法对设计的电路来进行分析验 证，并用仿真软件 Multisim 进行电路仿真。 本文的研究对于有源低通滤波器的设计具有指 导意义。
图 1：一阶系统电路图 对节点 A 列方程为： (G1 G2 )U G1U i G2U o 0 （1） 由 U U 0 可得
H ( S ) S j
0
1.2 一阶系统的幅频频响测试 首先，在 Multisim 软件中搭建与图 1 所 示的电路。随后调用软件的“Bode plotter”功 能，得到本电路的通频带。在仿真中，我们推 荐 系 统 的 参 数 为： ， ，
摘 要
2 高阶低通滤波器的设计与分析
2.1高阶低通滤波器的设计 理论上，高阶滤波系统可以看做是多个 一阶滤波器子系统通过级联方式得到。前文中 我们通过推倒一阶系统的传递函数研究了一阶 低通滤波器的基本特性，并通过仿真方法进行 了验证。虑到任何电路系统均应能够通过改变 元器件的参数而改变自身的性能，我们将滤波 电路中的电阻 R1 用可变电阻 R x 来代替，然后 调节 R x 来逼近高阶滤波器所需的设计指标， 两个滤波子系统通过级联以后得到的电路如图 3 所示。
电力电子
・ Power Electronics
基于 Multisim 的有源低通滤波器的设计与仿真分析
文/闫姝
系统的仿真结果如图 2 所示。 （4） 而传递函数 的极点： （5） 均在左半开平面，因此该系统始终是稳 定的。通过加入反馈校正单元， 保证了设计 的系统是稳定的。 图 2：一阶系统通频带仿真结果 经计算，得的该系统特征频点值为 ，通过对比 可以发现，该结果和图 2 所示仿真结果一致， 说明前文的分析和仿真是正确的。 2.2 高阶系统的幅频频响测试 把 理论推导的高阶系统传递函数与标准 的高阶系统比较： （14） 则有：
H (S ) K T1T 2 G(S ) 1 KG ( S ) S 2 1 S K R4 T1 T1T2 R3
本文总结了由低阶系统构建 高阶信号系统的基本过程和方法， 通过子系统函数的级联法结合系 统的反馈，设计了一类新的有源 高阶滤波器，最后通过节点法， 对该电路来进行验证。最后，采 用仿真软件 Multisim 对电路进行 仿真分析。本文的研究对于有源 低通滤波器的设计具有指导意义。
参考文献
图 4：高阶滤波系统电路图 根据自动控制理论，在电路中可以通过 改变综合点或分支点的位置就能消除回路之间 的交错关系，因此可以对于综合点的前移并进 行如下的等效变换，如图 5 所示。
H(w) H(w)
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