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 PAGE \* MERGEFORMAT 6 哈尔滨工业大学模拟电子技术基础大作业 二阶压控型低通滤波器 哈尔滨工业大学 姓名： 班级： 学号： 指导教师： 年月日  二阶压控型低通滤波器 实验要求： 设计一个，要求通带增益为2，截止频率为2kHz，可以选择0.01μF的电容器，阻值尽量接近实际计算值。电路设计完后，画出频率响应曲线，并采用Multisim软件进行仿真分析。 设计过程： 二阶压控型低通滤波器的基本电路如图所示： ui uo R1 Rf R R C1 C2 则根据二阶压控型低通滤波器的频率相应关系： AU=Aup1-(ff0)2+j(3-Aup)ff0 由于此处，题目已知通带增益为2，截止频率为2kHz，可以选择0.01μF的电容器。所以首先求解频率相应关系中固有频率和截止频率的关系。根据截止频率的定义，当： 1-(ff0)2+j(3-Aup)ff0=2 时，此处的幅值正好下降到最大幅值的12倍，又由于Aup=2 即可列出相应的方程有： 1-ff022+ff02=2 则可解得：当ff0=1.27202时，正好满足方程的解。由于题目中要求的电路的截止频率为2000赫兹。所以，需要设计的电路的固有频率： f0=2000Hz1.27209=1572.303Hz 根据固有频率的运算公式： f0=12πRC 且题目中要求电容器的电容值为0.01μF，解得电阻值: R=12πf0C=10122.4Ω 所以电路的各种参数如图所示： ui uo 10kΩ 10.122kΩ 0.01μF 10kΩ 10.122kΩ 0.01μF 电路仿真 此处的电路仿真，首先用Multisim连接好电路图，对应的电路图截图如图所示： 此处的电路为了验证二阶压控型低通滤波器的频率响应曲线，所以在输入端加入的是一个交流信号源。仿真的时候，通过交流分析，计算在不同的频率下的滤波器的放大倍数。运算放大器选择的是基本741运放。 仿真设置： 此处由于需要验证的频率响应范围较宽，所以使用对数坐标系，频率范围设置为1Hz至100kHz之间。可以看到在宽频域下的二阶压控型低通滤波器的频率特性。 仿真结果： 如图所示为仿真的幅频和相频特性曲线： 指数纵坐标系下的结果 线性纵坐标西夏的结果 如图所示为幅频特性曲线上两个游标的位置处的对应参数： 数据分析： 首先通过图像可以明显的看出来此电路是一个低通滤波器，只允许低频率的信号通过，并对高频信号有阻碍作用。在频率超过1KHz时，在对数坐标系中幅度呈平稳下降的趋势，及说明在线性坐标系中呈现明显的指数下降的趋势。 之后通过游标上的数据可以看出，当频率较小时，例如频率为111.0336Hz时，电压放大倍数非常接近通带电压放大倍数，为2.0049。与理论推倒值2非常接近。当频率正好到达设计的截止频率2kHz游标上的读数为2.0063kHz时，放大倍数为1.4024与理论值1.4142非常接近。说明此电路的设计达到了预先的要求，且仿真结果与理论值符合的很好。 此电路是一个通带增益为2，截止频率为2kHz的二阶压控型低通滤波器。 四、问题讨论： 此次大作业主要的问题时在Multisim软件的使用上遇到了一些问题。不会使用Multisim中的交流分析功能，所以一开始的时候只能设置几个频率用示波器看最后的波形幅值，但效果都不是很理想。最后在网上找到了相应的方法，得到了较为理想的频率响应曲线。 在仿真的设置选项中也可以找到各种不同的功能，可以找到对应不同的坐标系的建立方式，频率的范围所对应的响应曲线。如纵坐标若取线性关系和指数关系两种坐标轴时，所出来的曲线会有一部分明显的区别，如仿真中的结果所示。说明在以后处理问题时候要灵活运用各种方法解决遇到的问题。 同时也学习了Multisim中的其他很多仿真功能，对以后的实践也会有一定帮助。 五、总结： 通过本次大作业，学会了正确使用仿真软件Multisim，并且熟练了软件的操作过程。学会了用仿真软件快速解决实际电路设计当中的各种问题，对以后的学习和实践都会带来很大的帮助。