KHN滤波器分析与设计

《现代电路理论与设计》课程实验报告

1、KHN滤波器电路组成

图原理图

滤波器转移函数及设计方程

图所示电路的方程为

从V1处输出时是一个高通滤波器，从V2处输出时是一个带通滤波器，从V3处输出时

是一个低通滤波器，其转移函数分别为

它们的极点频率w和Q值都相同，分别为

各滤波电路的增益分别为

二、实验目的

（1 ）定性分析KHN滤波器的参数变化对滤波的影响；

（2）帮助学生理解滤波器的分析设计过程。

三、实验过程

1、理论计算

为了方便分析计算

①取6= C2=C=10nF R仁R2=R3=R4=R5=R6=R=100k

②由计算公式求得，wp=1000rad/s，Q=1,

2、仿真步骤

（1）按照电路图，选好元器件，并按理论计算设定元件值，搭建好仿真电路。如下图所示：

图仿真电路图

（2）设置仿真参数，如下图所示：

图仿真参数设置

运行仿真，得到如下图所示：

图V1 , V2和V3输出波形图

（3）改变C1值。采用参数扫描方式，让C1的值从6n到14n,每2n取一次值。

设置参数扫描后的波形如图所示，

图改变参数C1的波形变化

（4）改变C2值。采用参数扫描方式，让C2的值从6n到14n，每2n取一次值。设置参数扫描后的波形如图所示

图改变参数 C2 的波形变化

（5）改变R1值。采用参数扫描方式，让 R1的值60k 到140k ，每20k 取一次值。设置参数

扫描后的波形如图所示

图改变参数 R1 的波形变化

（6） 改变R2值。采用参数扫描方式，让 R2的值从60k 到140k ，每20k 取一次值。设置参 数扫描后

的波形如图所示

图改变参数 R2 的波形变化

（7） 改变R3值。采用参数扫描方式，让

R3的值从60k 到140k ，每20k 取一次值 设置参数扫描后

的波形如下图所示

图改变参数 R3 的波形变化

（8） 改变R4值。采用参数扫描方式，让

R4的值从60k 到140k ，每20k 取一次值 设置参数扫描后

的波形如下图所示

图改变参数R4的波形变化

（9） 改变R5值。采用参数扫描方式，让

R5的值从60k 到140k ，每20k 取一次值 设置参数扫描后

的波形如下图所示

图改变参数R5的波形变化

设置参数扫描后的波形如下图所示

图改变参数R6的波形变化

四、实验结果分析

由图可看出，KHN 滤波器可以实现高通滤波和带通滤波以及低通滤波三种滤波方式，我 们可以根据需要，选择不同的输出端口，来实现不同的滤波功能。

由图可看出，随着电容 C1的值由小变大，高通功能端口的输出波形， Q 值逐渐增大, 过度带减小明显；带通功能端口的输出波形， 中心频率逐渐减小， 通带宽变窄，且高频段变 化更为明显；低通功能端口的输出波形，截止频率变化不是很大， Q 值逐渐增大，波形的过

渡带明显减小。

由图可看出，随着电容 C2的值由小变大，高通功能端口的输出波形，

Q 值逐渐减小,

的过渡带减小，且输出增益也是减小的。

10）改变 R6 值。采用参数扫描方式，让 R6的值从60k 到140k ，每20k 取一次值

过度带随之增大；带通功能端口的输出波形， 化更为明显；低通功能端口的输出波形，截止频率明显减小， 着增大。

由图可看出，随着电阻 化规律同改变 C1 相似。 由图可看出，随着电阻 化规律同改变 C2相似。

由图可看出，随着电阻

中心频率逐渐减小， 通带宽变宽，且低频段变 Q 值也逐渐减小，过渡带也随

R1 的值由小变大，高通，带通， R2的值由小变大，高通，带通, 低通功能端口的输出波形，变 低通功能端口的输出波形，变 R3的值由小变大，高通功能端口的输出波形，

Q 值逐渐减小，

中心频率基本不变， 且输 Q

值逐渐减小，波形

过度带减小，且输出增益也逐渐减小；带通功能端口的输出波形， 出增益明显下降；低通功能端口的输出波形，截止频率变化不是很大，

由图可看出，随着电阻R4 的值由小变大，各功能端口的变化规律同改变R3 是相反的。

由图可看出，随着电阻R5的值由小变大，高通功能端口的输出波形，Q值减小不明显，

过度带增大，且输出增益也逐渐减小；带通功能端口的输出波形，中心频率逐渐减小，而且

通带宽基本不变；低通功能端口的输出波形，截止频率变化不是很大，Q值逐渐增大，波形

的过渡带减小，且输出增益增大。

由图可看出，随着电阻R6的值由小变大，各功能端口的变化规律同改变R5基本相反，除了带通通带大小也基本不变。

综合上述对波形的分析，我们可以将C1或R1和C2或R2分为一组，它们是改变Q值的，改变过度带大小，同时也可改变极点频率或中心频率；将R3或R4和R5或R6分为一组，它们是改变输出增益的。