二階RC有源濾波器設(shè)計(jì)

1、武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院有源二階低通濾波器有源二階低通濾波器 題 目 源二階低通濾波器 專業(yè)名稱 電子信息工程 設(shè)計(jì)時(shí)間 2014.7.137.18 武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院目 錄 摘 要： .1關(guān)鍵詞： .1ABSTRACT： .1KEY WORDS: .1第一章 概述 .21.1 濾波器的分類 .21.2 有源濾波器的發(fā)展概況及現(xiàn)狀 .21.3 有源濾波器和無源濾波器的優(yōu)缺點(diǎn) .31.4 設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo) .3第二章 設(shè)計(jì)原理及方案選擇 .42.1 原理框圖及各部分電路的作用 .42.1.1 原理框圖 .42.1.2 RC 網(wǎng)絡(luò)的作用 .42.1.3 放大器的作用.42.1.4 反饋網(wǎng)絡(luò)的作用.52.

2、2 方案選擇 .52.2.1 濾波器類型選擇.52.2.2 級(jí)數(shù)選擇.52.2.3 運(yùn)放要求.62.2.4 元器件選擇.6第三章 有源濾波器的設(shè)計(jì) .73.1 有源濾波器的幅頻特性及傳輸函數(shù) .73.1.1 有源濾波器的幅頻特性.73.1.2 有源濾波器的傳輸函數(shù).73.2 單元電路的設(shè)計(jì) .8武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院3.2.1 二階 RC 有源低通濾波器(LPF)的設(shè)計(jì).83.2.2 二階 RC 有源高通濾波器（HPF）的設(shè)計(jì).11第四章 電路結(jié)構(gòu)與仿真 .134.1 MULTISIM軟件介紹.134.2 MULTISIM電路方真與分析.144.2.1 二階低通濾波器電路仿真.154.2.2 二

3、階高通濾波器.184.2.4 總濾波電路.18總結(jié)與展望 .18致謝 .19武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院0二階 RC 有源濾波器的設(shè)計(jì)摘 要：濾波器是一種能夠使有用頻率信號(hào)通過，而同時(shí)抑制無用頻率信號(hào)的電子電路或裝置，在工程上常用它來進(jìn)行信號(hào)處理、數(shù)據(jù)傳送或抑制干擾等。有源濾波器是由集成運(yùn)放、R、C組成，構(gòu)成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用，但因受運(yùn)算放大器頻率限制，這種濾波器主要用于低頻范圍。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是在所學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 、 集成電路等專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上研究和設(shè)計(jì)幾種典型的二階有源濾波電路，研究和設(shè)計(jì)其電路結(jié)構(gòu)、傳遞函數(shù)，并對(duì)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，再利用 multisim 軟件進(jìn)行

4、仿真，組裝和調(diào)試各種有源濾波器，探究其幅頻特性。經(jīng)過仿真和調(diào)試，本次設(shè)計(jì)的 RC 有源濾波器各測量參數(shù)均與理論計(jì)算值相符，通頻帶的頻率響應(yīng)曲線平坦，沒有起伏，而在阻頻帶則逐漸下降為零，衰減率可達(dá)到|-40Db/10oct|,濾波效果很理想。 關(guān)鍵詞：有源濾波器 二階 RC 頻率 The design of Second-order RC active filter Abstract：Filter, which can make the useful frequency signal through, inhibit unwanted frequency signals, is a kind o

5、f electronic circuit or device, which is also commonly used in engineering to signal processing, data transfer or interference suppression and so on. The active filter is composed of integrated operational amplifier and R, C, When the active filter being constituted the active filter circuit also ha

6、s a certain amount of voltage amplification and buffer effects. However, due to the op-amp frequencys limit, this filter is mainly used for low frequency range.The graduation project, on the basis of expertise which mainly learned from Analog Electronics and IC, researches and gives design of severa

7、l typical second-order active filter circuits,research and give design of those circuit structures, transfer functions and calculate the related parameters,Use the multisim software for simulation, assembly and debugging of a variety of active filter, and explore the amplitude-frequency characterist

8、ics. After simulation and debugging,The measurement of various parameters of this active filter are consistent with the calculated value, the decay rate can be achieved | -40Db/10oct |,that is to say, the filtering effect is very satisfactory. Key words: Active power filter Two order RC Frequency 武漢

9、軟件工程職業(yè)學(xué)院1第一章 概述 濾波器是一種只傳輸指定頻段信號(hào)，抑制其它頻段信號(hào)的電路。近現(xiàn)代，在電子工程、通信工程、自動(dòng)控制、遙測控制、測量儀器、儀表和計(jì)算機(jī)等技術(shù)領(lǐng)域，濾波器的應(yīng)用極為廣泛，濾波器的優(yōu)劣直接決定產(chǎn)品的優(yōu)劣，所以，對(duì)濾波器的研究和生產(chǎn)歷來為各國所重視。RC 有源濾波器主要由由集成運(yùn)算放大器和濾波網(wǎng)絡(luò) RC 組成，利用有源濾波器可以突出有用頻率的信號(hào)，衰減無用頻率的信號(hào)，抑制干擾和噪聲，以達(dá)到提高信噪比或選頻的目的，因而有源濾波器被廣泛應(yīng)用于通信、測量及控制技術(shù)中的小信號(hào)處理1。1.1 濾波器的分類 濾波器依據(jù)元件來進(jìn)行分類可以分為：有源、無源、陶瓷、晶體、機(jī)械、鎖相環(huán)、開關(guān)電

10、容濾波器等。依據(jù)對(duì)信號(hào)的處理方式分類可以分為：模擬、數(shù)字濾波器。依據(jù)通過頻率的范圍來進(jìn)行分類可以分為：低通、高通、 、帶通、 、帶阻濾波器等。依據(jù)通帶的濾波特性分類可以分為：最大平坦型（巴特沃思型） 、等波紋型（切比雪夫型） 、線性相移型（貝塞爾型）濾波器等2。1.2 有源濾波器的發(fā)展概況及現(xiàn)狀 1965 年發(fā)明了單片集成運(yùn)算放大器，為有源濾波器的發(fā)展開辟了道路；20 世紀(jì) 70年代初，有源濾波器的發(fā)展迅速，1978 年單片集成 RC 有源濾波器問世。因?yàn)榧蛇\(yùn)放的電壓增益和相移都是頻率的函數(shù)，從而限制了濾波器的工作頻率范圍，通常其工作頻率約 20kHz，由反饋電路進(jìn)行電壓補(bǔ)償后，頻率也被約束

11、在 100kHz 以下。1974 年頻率更高的 RC 有源濾波器問世，其工作頻率可以達(dá)到 GB/4。因?yàn)殡娮枳尀V波器集成困難，所以又有了由電容和運(yùn)算放大器組成的有源 C 濾波器。這種濾波器更方便集成，因?yàn)橛性?C 濾波器的濾波特性僅由電容之比決定，和電容的絕對(duì)值沒有關(guān)系，所以濾波器的精確度也相應(yīng)提高了。 武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院2RC 有源濾波器無需電感元件，體積小，品質(zhì)因數(shù)可達(dá) 1000。不過它還有很多不足之處需要進(jìn)一步探究，比如：實(shí)際特性和理想特性存在一定的偏差；因?yàn)橛性礊V波器混合集成工藝在不斷改進(jìn)，單片集成需要繼續(xù)研究；應(yīng)用線性變換方法探索最少有源元件的濾波器需要繼續(xù)探索；電路元件的絕對(duì)值容

12、差影響著濾波器的精度和性能等問題還沒有解決；電阻使集成芯片的面積較大，其誤差甚至達(dá)到 20%至 30%，并且電阻的線性度偏低，使得濾波器的大規(guī)模集成仍然有困難。雖然存在很多問題，RC 有源濾波器的研究和設(shè)計(jì)依然在不斷進(jìn)行。1.3 有源濾波器和無源濾波器的優(yōu)缺點(diǎn)無源濾波器，又稱 LC 濾波器，是利用電感、電容和電阻的組合設(shè)計(jì)構(gòu)成的濾波電路，可濾除某一次或多次諧波，無源濾波器具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、運(yùn)行可靠性較高、運(yùn)行費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，至今仍是應(yīng)用廣泛的被動(dòng)諧波治理方法。缺點(diǎn)為諧波濾除率一般只有 80，對(duì)基波的無功補(bǔ)償也是一定的。目前在容量大且要求補(bǔ)償細(xì)致的地方一般使用有源加無源混合型，即無源進(jìn)行大

13、容量的濾波補(bǔ)償，有源進(jìn)行微調(diào)。 有源濾波器是由無源元件 (一般用電阻和電容 )和有源器件 (如集成運(yùn)算放大器）組成。這類濾波器的優(yōu)點(diǎn)是：體積小、重量輕、不需要磁屏蔽(由于不使用電感元件） ；缺點(diǎn)是：價(jià)格高，容量小在高壓、高頻、大功率的場合不適用。1.4 設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo) (1) 設(shè)計(jì)二階 RC 有源低通濾波器：通帶增益 Auf=2.0；品質(zhì)因數(shù) Q=0.707；截止頻率 fH =1000Hz； (2) 設(shè)計(jì)二階 RC 有源高通濾波器：通帶增益 Auf=2.0；品質(zhì)因數(shù) Q=0.707；截止頻率 fL =1MHz；武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院3第二章 設(shè)計(jì)原理及方案選擇 RC 有源濾波器由三部分電路組成：R

14、C 網(wǎng)絡(luò)、放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)，其中 RC 網(wǎng)絡(luò)濾除無用頻率信號(hào)，將有用頻率信號(hào)經(jīng)放大器進(jìn)行放大，再將輸出信號(hào)反饋給放大器輸入端。本章介紹各部分電路的作用及選擇。2.1 原理框圖及各部分電路的作用2.1.1 原理框圖 放大器RC 網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)圖 2-1 RC 有源濾波總框圖2.1.2 RC 網(wǎng)絡(luò)的作用 在電路中 RC 網(wǎng)絡(luò)起著濾波的作用，濾掉不需要的信號(hào)，從而突出有用頻率信號(hào)，這樣在對(duì)波形的選取上起著至關(guān)重要的作用，通常主要由電阻和電容組成，其中低通和高通 濾波器截止頻率,帶通濾波器中心頻率。RCf21020LHfff2.1.3 放大器的作用 電路中運(yùn)用了同相輸入運(yùn)放，其輸入級(jí)由差分式放大電路組成

15、，利用它的對(duì)稱性可提高整個(gè)電路的性能；中間電壓放大級(jí)的主要作用是提高電壓增益；輸出級(jí)為負(fù)載提供一定的功率。其閉環(huán)增益,同相放大器具有輸入阻抗非常高，輸出阻抗11RRAfup很低的特點(diǎn)，使電路在濾波的同時(shí)還可以將有用信號(hào)頻率進(jìn)行放大，廣泛用于前置放武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院4大級(jí)9。2.1.4 反饋網(wǎng)絡(luò)的作用 將輸出信號(hào)的一部分或全部通過放大電路輸入端，稱為反饋，其中的電路稱為反饋網(wǎng)絡(luò)，反饋網(wǎng)絡(luò)分為正、負(fù)反饋。其作用是利用輸出電壓通過反饋原件對(duì)放大電路起自動(dòng)調(diào)整作用，從而牽制了輸出電壓的變化，最后達(dá)到輸出穩(wěn)定平衡。2.2 方案選擇 濾波器在通信測量和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。一個(gè)理想的濾波器應(yīng)在要求

16、的頻帶內(nèi)具有均勻而穩(wěn)定的增益，而在通帶以外則具有無窮大的衰減。然而實(shí)際的濾波器距此有一定的差異，為此我們采用各種函數(shù)來逼近理想濾波器的頻率特性。設(shè)計(jì)濾波器要依據(jù)規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)來選擇所需的電路類型與元件參數(shù)，對(duì)于濾波器設(shè)計(jì)來說，既要考慮其通帶的傳遞函數(shù)和截止頻率，又要考慮阻帶的衰減率。下面簡要介紹設(shè)計(jì)中的考慮原則。 2.2.1 濾波器類型選擇 因?yàn)榘吞匚炙篂V波器通頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)曲線非常平坦，幾乎沒有起伏，阻帶則衰減迅速，在幅頻特性曲線圖上可以看出，隨著角頻率增大，振幅逐漸減小并趨向負(fù)無窮大，本次我選擇設(shè)計(jì)巴特沃斯二階有源低通濾波器和高通濾波器；而帶通濾波器要求通帶較寬時(shí)，我選擇用低通濾波器和高

17、通濾波器串聯(lián)組成寬帶帶通濾波器，這樣比直接用環(huán)型帶通濾波器要好。2.2.2 級(jí)數(shù)選擇一階濾波器電路最簡單，但帶外傳輸系數(shù)衰減較慢，一般在對(duì)帶外衰減性要求不高的場合下選用。無限增益多環(huán)反饋型濾波器的特性對(duì)參數(shù)變化比較敏感，在這點(diǎn)上它不如壓控電壓源型二階濾波器。對(duì)于低通濾波器和高通濾波器而言，每一階電路可以得到-20dB/10oct的衰減，每二階電路可以得到-40dB/10oct的衰減。而對(duì)高階濾波器來說，其通頻帶內(nèi)的傳武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院5遞函數(shù)的總階數(shù)等于其各低階階數(shù)的和。當(dāng)要求的帶外衰減特性為-mdB/10oct時(shí)，要選取的級(jí)數(shù) n 需滿足 n 大于或等于 m/6，根據(jù)以上分析和帶外衰減特性

18、的要求，我選擇二階濾波器。2.2.3 運(yùn)放要求由于所設(shè)計(jì)濾波器對(duì)運(yùn)放沒有特殊要求，我選擇通用型濾波器。要讓濾波器的反饋能夠滿足其對(duì)濾波特性的要求，運(yùn)算放大器的開環(huán)增要求在 80dB 以上。如果濾波器的輸入信號(hào)較小，例如在 10mV 以下，則選低漂移運(yùn)放。如果濾波器工作于超低頻，以至使 RC 網(wǎng)絡(luò)中電阻元件的值超過 100k，則應(yīng)選低漂移高輸入阻抗的運(yùn)放。本電路選擇了八管腳的 UA741 單運(yùn)放,其管腳圖如下:圖 2-2 UA741 引腳圖2.2.4 元器件選擇電容的選擇:設(shè)計(jì)有源濾波器首先要給定設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)：截止頻率 f0、通帶增益Auf以及品質(zhì)因數(shù) Q。一般來說，在設(shè)計(jì)電路的時(shí)侯，有很多個(gè)元

19、件都可以滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)市場供給要求來選定元件的參數(shù)值。由于電容標(biāo)稱值的檔位比較少，相比于電阻，在市場上難以匹配，所以一般從選定電容入手，然后再選擇電阻，具體選擇情況詳見附錄清單。電阻的選擇:根據(jù)電容的確定、規(guī)定的截止頻率、帶內(nèi)增益以及參數(shù)計(jì)算得的結(jié)果和市場上所出售的情況而選擇，詳見附錄清單。武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院6第三章 有源濾波器的設(shè)計(jì) 濾波器是一種能使有用信號(hào)頻率通過，同時(shí)抑制無用頻率成分的電路，廣泛應(yīng)用于通信、電子、電器、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的信號(hào)處理電路中。集成有源濾波器是由運(yùn)算放大器和 RC 網(wǎng)絡(luò)組成的濾波器。根據(jù)對(duì)頻率范圍的選擇不同，濾波器可分為低通(LPF)、高通(HP

20、F)、帶通(BPF)等1。3.1 有源濾波器的幅頻特性及傳輸函數(shù)3.1.1 有源濾波器的幅頻特性由于濾波器要具有理想的幅頻特性不可能使用有限個(gè)元件組成的網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，只能采用有理函數(shù)來近似實(shí)現(xiàn)。尋找一個(gè)合適的有理函數(shù)來滿足濾波器幅頻特性需求，就是這個(gè)濾波器的幅度近似。一般幅頻特性越好的濾波器，相頻特性越差。階數(shù)越高的濾波器阻帶幅頻特性衰減越快。下圖是有源低通、高通、帶通濾波器的幅頻特性曲線： （a）低通 （b）高通 (c) 帶通圖 3-1 濾波電路的幅頻特性示意圖武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院73.1.2 有源濾波器的傳輸函數(shù)有源濾波器是一種線性系統(tǒng) ,我們通常用增益來描述網(wǎng)絡(luò)的功能 ,也就是當(dāng)初始條件為

21、零時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)（或輸出）與激勵(lì)（或輸入）的拉普拉斯變換之比,理論上稱為傳遞函數(shù)。二階 RC 濾波器的傳輸函數(shù)如下表：表 1 二階 RC 濾波器的傳輸函數(shù)表類型傳輸函數(shù)性能參數(shù) 低通222)(cccuSQSAsA 高通222)(ccuSQSsAsA 帶通20020)(SQSsQAsAu 電壓增益低、高通濾波器的截止角頻率帶阻塞、帶阻濾波器的中心角頻率BW帶通、帶阻濾波器的帶寬3.2 單元電路的設(shè)計(jì)3.2.1 二階 RC 有源低通濾波器(LPF)的設(shè)計(jì)（1）低通濾波器特性 低通濾波器是用來通過低頻信號(hào)衰減或抑制高頻信號(hào)。如圖 3-2（a）所示，為典型的二階有源低通濾波器。它由兩級(jí) RC 濾波環(huán)節(jié)

22、與同相比例運(yùn)算電路組成，其中第一級(jí)電容 C 接至輸出端，引入適量的正反饋，以改善幅頻特性。圖 3-2（b）為二階低通濾波器幅頻特性曲線。武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院8 圖 3-2 二階低通濾波器（2）電路性能參數(shù)通帶增益： (3-1)11RRAfup 截止頻率(即低通濾波器的通帶和阻帶的界限頻率)： (3-2)RCf210品質(zhì)因數(shù)(其大小影響濾波器在阻帶的幅頻特性的形狀)： (3-3)upAQ31當(dāng) 時(shí)，Q1，在處電壓增益將大于，幅頻特性在處將抬32upA0ff upA0ff 高如圖 3-2 所示。當(dāng)時(shí)，Q=，有源濾波器自激。由于將接到輸出端，等于3upA1C在高頻端給 LPF 加了一點(diǎn)正反饋，所以在

23、高頻端的放大倍數(shù)有所抬高，甚至可能引起自激。 （3）參數(shù)計(jì)算已知條件：截止頻率：f=1kHz 增益 Av=2 品質(zhì)因數(shù) Q=0.707武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院9 注意:值 不 能 太 大否 則 會(huì) 使 電 阻 的 取 值 較 大從 而 使 引 入 的 誤 差 增 加通 常 取 從設(shè)計(jì)表表中查出與對(duì)應(yīng)的電容值及時(shí)的電阻值 再將這些電阻值乘以參數(shù)得電阻的設(shè)計(jì)值武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院103.2.2 二階 RC 有源高通濾波器（HPF）的設(shè)計(jì)（1）高通濾波器的性能 與低通濾波器相反，高通濾波器用來通過高頻信號(hào)，衰減或抑制低頻信號(hào)。只要將圖 3-3 低通濾波電路中起濾波作用的電阻、電容互換，即可變成二階有源高

24、通濾波器，如圖 3-3(a)所示。高通濾波器性能與低通濾波器相反，其頻率響應(yīng)和低通濾波器是“鏡象”關(guān)系，仿照 LPH 分析方法，不難求得 HPF 的幅頻特性。武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院11 圖 3-3 二階高通濾波器（2）電路性能參數(shù)： 通帶增益： (3-4)11RRAfup 截止頻率(它是二階高通濾波器通帶與阻帶的界限頻率)： (3-5)RCf210品質(zhì)因數(shù)(它的大小影響高通濾波器在截止頻率處幅頻特性的形狀)： (3-6)upAQ31 當(dāng)時(shí)，幅頻特性曲線的斜率為+40 dB/doc；當(dāng)時(shí)，電路自激。電路0ff 3upA性能參數(shù)、各量的函義同二階低通濾波器。upA0f圖 3-3（b）為二階高通濾波器

25、的幅頻特性曲線，它與二階低通濾波器的幅頻特性曲線有“鏡像”關(guān)系。（3）參數(shù)計(jì)算： 已知條件：截止頻率：f=1MHz 增益 Av=2 品質(zhì)因數(shù) Q=0.707武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院12第四章 電路結(jié)構(gòu)與仿真 電路設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是仿真與調(diào)試，這就需要進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，此次仿真使用的是 Multisim 虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。虛擬實(shí)驗(yàn)過程與實(shí)驗(yàn)操作跟實(shí)際相似，但比實(shí)際方便、省時(shí)，通過仿真測試電路各方面性能良好。 4.1 MultiSim 軟件介紹 Multisim 是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以 Windows 為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電

26、路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。它提供了仿真實(shí)驗(yàn)和電路分析兩種仿真手段，可用于模擬電路、數(shù)字電路和部分強(qiáng)電電路的仿真、分析和設(shè)計(jì)。應(yīng)用 Multisim，便于實(shí)現(xiàn)邊學(xué)邊練的教學(xué)模式，使“電子技術(shù)”課程的學(xué)習(xí)變得更有趣而容易4。武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院134.2 MultiSim 電路方真與分析4.2.1 二階低通濾波器電路仿真圖 4-1 二階低通濾波電路電路結(jié)構(gòu)如圖 4-1 所示，此電路上半部分是一個(gè)同相比例放大電路，由兩個(gè)電阻和一個(gè)理想運(yùn)算放大器構(gòu)成。下半部分是一個(gè)二階 RC 濾波電路，由兩個(gè)電阻fRR、1、及兩個(gè)電容、構(gòu)成。其中、均為 39 k，、均為 0.047uF。2R3R

27、1C2C2R3R1C2C電路由一個(gè)幅度為 12V、頻率可調(diào)的交流電壓源提供輸入信號(hào)。（1）虛擬示波器分析 選擇 Multisim 軟件的虛擬儀器欄中的雙蹤示波器，將電路輸入輸出端連接到虛擬示波器的 A、B 端，然后單擊開始按鈕進(jìn)行電路仿真，得到如下波形。武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院14圖 4-2 二階低通濾波電路輸入輸出波形從圖中可以看出輸出信號(hào)和輸入信號(hào)頻率相同，說明此濾波器不改變輸出信號(hào)頻率，但在輸入信號(hào)頻率大于濾波器的截止頻率（如 1 kHz）時(shí)，輸出信號(hào)的幅度遠(yuǎn)小于輸入信號(hào)的頻率，由此說明輸出信號(hào)衰減明顯。調(diào)節(jié)輸入信號(hào)頻率，使其分別為 500 Hz，800 Hz，1000 Hz，1500 Hz

28、 時(shí)，從示波器可以看出輸入信號(hào)頻率在 1000Hz 以下時(shí)，電路的放大作用明顯，而大于 1000Hz 時(shí)，波形開始逐漸被衰減，這說明截止頻率 f0接近 1000Hz. 我們發(fā)現(xiàn)，僅通過虛擬示波器分析，既很難得出 fP 的準(zhǔn)確值，也不能直觀看出輸入信號(hào)的頻率對(duì)電路放大性能的影響，于是用 Multisim 中的波特儀來精確觀察電路的輸入輸出特性。（3）幅頻特性分析在 Multisim 軟件的虛擬儀器欄中選擇虛擬波特儀，將波特儀的輸入輸出端分別連接到電路的輸入端與輸出端，再點(diǎn)擊仿真按鈕進(jìn)行仿真，得到如下波形:武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院15圖 4-3 二階低通濾波電路幅頻特性曲線該低通濾波器的通頻帶的頻率響

29、應(yīng)曲線最大限度平坦，沒有起伏，而在阻頻帶則逐漸下降為零,衰減率可達(dá)到每十倍頻 40 分貝,濾波特性很理想, 從圖中可以看出截止頻率 fo=1300HZ，與理論計(jì)算結(jié)果相符。 4.2.2 二階高通濾波器武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院16圖 4-5 二階高通濾波電路電路結(jié)構(gòu)如圖 4-5 所示，此電路上半部分是一個(gè)同相比例放大電路，由兩個(gè)電阻、和一個(gè)理想運(yùn)算放大器構(gòu)成。為 15k、為 9.1k。下半部分是一個(gè)二1RfR1RfR階 RC 濾波電路，由兩個(gè)電阻、及兩個(gè)電容、構(gòu)成。其中、均為 9.1 2R3R1C2C2R3Rk，、均為 10nF。電路由一個(gè)幅度為 12V、頻率可調(diào)的交流電壓源提供輸入信1C2C號(hào)。（

30、1） 理論分析通帶電壓放大倍數(shù):upA低頻下，兩個(gè)電容相當(dāng)于開路，此電路為同相比例器。58. 111RRAfup通帶截止頻率 fo:kHzRCf2210(2) 虛擬示波器分析在 Multisim 軟件的虛擬儀器欄中選擇虛擬雙蹤示波器，將示波器的 A、B 端分別連接到電路的輸入端與輸出端，再點(diǎn)擊仿真按鈕進(jìn)行仿真，得到如下波形。圖 4-6 二階高通濾波電路輸入輸出波形武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院17如圖 4-6 為電路輸入信號(hào)的頻率為 1MHz，幅度是 12V 時(shí)濾波器的輸入輸出波形。波形幅度大的是電路輸入信號(hào)，另外一條是電路輸出信號(hào)。示波器的橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示電壓的幅度。選擇 1msdiv 的掃描頻率，縱軸比例為 5v/div，輸出方式為Y/T 方式。從圖中可以看出輸出信號(hào)和輸入信號(hào)頻率相同，說明此濾波器不改變輸出信號(hào)頻率，但在輸入信號(hào)頻率小于濾波器的截止頻率（如 500Hz）時(shí)，輸出信號(hào)的幅度遠(yuǎn)小于輸入信號(hào)的頻率，由此說明輸出信號(hào)衰減明顯。調(diào)節(jié)輸入信號(hào)頻率，使其分別為 500Hz，1kHz，2kHz，2.5kHz 時(shí)，從示波器可以看出輸入信號(hào)頻率在 2kHz 以下時(shí)，電路的放大作用明顯，而小于 2kHz 時(shí)，波形開始逐漸被衰減，這說明截止頻率 f0接近