二阶压控低通滤波器

Harbin Institute of Technology

模电课程大作业（二）

设计题目：二阶压控型低通滤波器设计与仿真院系：

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设计时间：2012.6.28

二阶压控型低通滤波器的设计与仿真

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Multisim12对其进行仿真观察，得出实验结论.

关键词：二阶压控 低通滤波器 频率特性

设计题目及要求

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0.01μF 电容器，阻值尽量接近实际计算值。电路设计完成后，画出频率响应曲线，并采用Multisim 然间进行仿真。

一、 二阶压控低通滤波器电路的设计

（1）求出电路相关数据

已知通带截止频率的2KHz ，即f=R

2R 1

,f=1

2ΠRC =2KHz ，而电容值题目要求取0.01uF

（即10nF ），故可以求出；原理图中电阻R3=R4=7.9577K Ω≈8K Ω;又通带增益为Aup=2，电路采取的是同相输入，则Aup=1+R f R 1 =1+R 2

R 1=2，故R1=R2，为使集成运放两个输入端对地

的电阻平衡，应使R1//R2=2R=16k Ω，则R1=R2=32 k Ω，根据元件库可选R1=R2=32k Ω。

（2）电路中使用741运放，并用正负12V 直流电源供电。交流电压源发出幅值为1V 的正

弦波，两个8k Ω的电阻R1、R2及两个10nF 的电容C1、C2构成低通环节。R3、R4构成放大环节，即构成二阶压控低通滤器。

（3）二阶压控电压源低通滤波器（LPF ）的幅频特性

Q=

1

3-Au p

=

1

3-2

=1,所以Q=1的曲线即为此二阶压控电压源低通滤波器（LPF）

的幅频特性。

三、仿真分析

利用Multisim12对上述设计电路图进行仿真分析,

1.根据示波器波形及读数得出放大倍数Aup(图中用黄色方框标出)如下图：

由上图可得，此二阶压控型低通滤波器通带放大倍数为2.0，符合幅度增益要求。

2.选择参考点为运放输出端，使用交流分析仿真，选择输入信号的频率扫描范围为：1Hz~200MHz，其频率响应曲线仿真结果如下图：

由上图可得,将光标（光标1，上图圈示部分）置于放大倍数为1.414（实际上在1.4085）处，对应的截止频率是2.0285KHz，很接近设计要求指标2KHz，误差较小，可以符合设计电路符合要求。

四．结论

经过理论设计和仿真调试，当电路元件参数设置为R1=R2=8KΩ，R3=R4=32KΩ时，通带增益为2，截止频率为2KHz.同时，二阶压控低通滤波器电路中，当Aup=2时，Q=1，加大了幅频特性在f>f0处的衰减速度，又使幅频特性不过于抬升。因此实际中经常选取Q=1，能更好的体现其低通特性。

五．参考文献：

1哈尔滨工业大学电子学教研室.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社2010

2 廉玉欣.电子技术基础实验教程.北京:机械工业出版社，2010