二阶压控低通滤波器设计

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1、哈尔滨工业大学“二阶压控低通滤波器”设计姓名:班级:学号:2015.06.13一、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，具冇很大衰减的频段称为附带，通带与限带的交界频率称为截止频率。本设计用MultisimlO对其进行仿真观察，得出灾验结论.滤波器、二阶低通、压控型三、引言随着电子信息的发展，滤波器作为信号处理所不可或缺的部分，也得到了迅速的发展，且应用极为广泛，在卫星云图、电视信

2、号以及雷达接收机当屮滤波器是不可缺少的一部分。本次通过对滤波器基本理论的学简单阐述二阶压控低通滤波器的工作原理，并根据题中所给的已知量进行参数设计。四、正文4.1.设计要求设计一个二阶压控型低通滤波器，耍求通带增益为2,截止频率为2kHz，可以选择0.01PF的电容器，阻值尽量接近实呩计算值。电路设计完后，両出频率响应曲线，并釆用Multisim软件进行仿真分析。4.2.方案提出在普通有源二阶滤波器中，其幅频特性曲线在下降时，实标变化与理想状态下的变化相差很大，这就造成了滤波器性能的下降。冈此考虑引入合适的反馈，增大幅频特性在/〉/Q处的衰减速

3、率，同吋使幅频特性又不过于抬升。如图1所示，当Q值不同时，幅频特性曲线也不同。阁1二阶什:控LPF的幅频特性4.3.分析过程图2二阶压控LPF二阶压控有源滤波器如图2所示。将图屮电容接到运放输出端，引入正反馈。由于在通带内电容可视为幵路，因此的改接不影响滤波器的放大倍数，即吟取根据"虚短〃、"虚断〃特性和叠加定理，有:U+(sWs)i+sCRK⑴⑴_L"〜⑴_",(s)]sC-"V⑴-久⑴=0RR联立解得:A.%⑴二U人s)1+(3-4")SCR+(sCR)2由上式，滤波器的频率响极可以写为:"pi-C^r+yO-A,,).4./o式屮Z）l2

4、ttRC当/=/。时，可以简化为根据条件有=+^^7^1.27/。=2KHz，解得RC=1.0106xl0、,其中00.01uF,故取R=10Ko由于4=1+1=2，取內=10尺。A,至此，所有参数计算完毕。此处采用/M741芯片，uA741M,uA741I,uA741C（单运放）是高增益运算放大器，用于军事，工业和商业应用.这类竿片硅集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作。这些类型还具冇广泛的共同模式，差模信号范围和低失调电压调零能力与使用适当的电位。其引脚图如图3所示，相关参数如图4所示。OFFSETN1[7^7]NCIN-[27jVC

5、C+IN+[36]OUTVCC-[45]OFFSETN2图3/M741引脚阁UA741UA747NumberotChannels(♦)12TotalS叩plyVoltage(Min)(*5V=54♦/•5V=10)77TotalSupplyVoltage(Max)^5V«5t>/-5V«10>3656GBW(Typ>

6、nel(Max)(mAj2.823RatingMflitaryMilitaryOperatingTemperatureRange(C)Oto70Oto70Rn/Package8P0EP8S08SOK14POIP格K图4/M741相关参数4.4.仿真结果仿真电路图如图5所示，通过交流分析，其输出幅频特性曲线如图6所示，波特图如图8所示。VEE阁5仿真电路阁GrapherViewDi^B由a*>球必l>BiaOCoper^ngportlj

7、

8、OCS^e^l0C>WP

9、ACAn^rwACMrfjw!F4

10、njs*sr2I分500Ow*-500ACAnalysisV<2

11、2510140tk10kFrequency(Hz)(a-3)J3■b1110100»10kFrequetuzy(Hz>•121-200zl1.0580yi2.0000寘2X.Mtllcy21.4523dx1.9937kdy-5<7.73a7»1/dxsoi.ses&u1/dy-1.B257axilx1.0000OAXM10.004OXruny$0.$95

12、特图分析电路图8仿真波特图4.5.结果分析由仿真结来口j容易看出，当/=2A7/z时，当频率较小时~=2。即通带增益为2,截至频率为2KHz，与题FI