压控电压源电路设计与仿真分析报告

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1、压控电压源滤波器电路设计与仿真分析1.压控电压源低通滤波器1-1低通滤波器原理图2AW00其传递函数为A()S=2W02S+S+W0Q1其中W=0RCRfA=1+0R11=3−A0Q要求：设计一个截止频率f=1KHZ，Q=0.707的低通滤波器（即为二阶的巴特沃斯滤波器），并说明各参数变化对电路的影响。参数计算：(R=R=R,C=C=C)12121因为W==2πf,已知f=1khz,若取C=0.01UFCRC1则有R==15.92KΩWCC1由Q==0.707,可知A=1.58603−A0Rf又A=1+0R1

2、所以R=0.586Rf1由平衡条件R//R=2R,从而可得R=50.5KΩ,R=86.2KΩf11f11.1电路设计原理图XBP1XSC1ExtTrigINOUT+_AB__++5C1310nFU2R1R212015.92kΩ15.92kΩC210nFOPAMP_3T_BASICV1R0450.5kΩ5Vpk500Hz86.2kΩR0°设计截止频率fH=1khz的低通巴特沃斯滤波器，其中Q=0.707，增益A=1.586图1-2电路原理图1.2虚拟示波器分析图1-3滤波器仿真图为输入信号频率为500Hz，幅度

3、为5V时二阶低通滤波器电路的输入输出情况。。当输入信号为低频情况，如图2-3可得可得输出与输入的值约等于1.58,与理论计算值相符。输入高频，输出信号基本为0。1.3交流分析图1-4幅频特性和相频特性曲线从特性曲线可以看出,在低频状态下频率变化对A的影响不大,频率较高时A随00频率增高而急剧减。图中标志线的位置为下降3DB的位置，知截止频率约为1Khz，与理论计算值相符。1.4参数扫描分析1.4.1电阻R0变化对电路的影响电阻R0分别取50，100，150KΩ，得到了不同的幅频特性和相频特性如图2-5，曲线由

4、下R0至上分别对应电阻R0为50，100，150KΩ。因为R变化，使得A=1+变化，又因f0R1为=3−A，所以Q值也发生变化。Q值越大电路的幅频特性的衰减速率0Q越大。当电阻值大到一定程度将使得输出波形失真。图1-5R0取不同值幅频特性和相频特性曲线1.4.2电容C1变化对电路的影响三条曲线由下至上对应的电容分别为10,40,70,100NF,由图可知C1增大引起电路的截止频率减小,通频带变窄。而C1的变化对电压增益基本无影响。采用类似方法，可分析其他参数变化对电路的影响。图1-6C1取不同值幅频特性和相频

5、特性曲线2.压控电压源高通滤波器图2-1高通滤波器电路图2AS0其传递函数为A()S=2W02S+S+W0Q1其中W=0RCRfA=1+0R11=3−A0Q要求：设计一个截止频率f=500hz，Q=2的高通滤波器，并说明各参数变化对l电路的影响。参数计算：1因为W==2πf,已知f=500HZ,若取C=0.01UFCllRC1则有R==31.85KΩWCC1由Q==2,可知A=2.503−A0Rf又A=1+0R1所以R=1.5Rf1由平衡条件R//R=R//R=R,从而可得R=39.81KΩ,R=26.54K

6、Ωf1f122.1电路设计原理图XSC1XBP1ExtTrig+_INOUTAB__++R1331.85kΩC1C2U151210nF10nFV1R2OPAMP_3T_BASIC2Vrms31.85kΩR045kHz0°R439.81kΩ26.54kΩ0设计截至频率为f=500hz，Q=2的高通滤波器图2-2电路原理图2.2虚拟示波器分析图2-3滤波器仿真图为输入信号频率为5kHz，幅度为2V时二阶高通滤波器电路的输入输出情况。。当输入信号为高频情况，如图2-3可得A=2.5,与理论计算值相符。02.3交流分

7、析图2-4幅频特性和相频特性曲线从特性曲线可以看出,在高频状态下频率变化对A的影响不大,频率较低时A随00频率减小而急剧减。有图知截止频率为500HZ，与理论计算值相符。2.4参数扫描分析电阻R分别取1，2，3，4，5KΩ，得到了五个不同的幅频特性和相频特性如图2-5，五条fRf曲线由下至上分别对应电阻R1，2，3，4，5KΩ。因为R变化，使得A=1+变化，ff0R11因为=3−A，所以Q值也发生变化。。Q值越大电路的幅频特性的衰减速0Q率越大。采用类似方法，可分析其他参数变化对电路的影响图2-5R取不同值幅

8、频特性和相频特性曲线f3.压控电压源带通滤波器图3-1带通滤波器电路图W0AS0Q其传递函数为A()S=2W02S+S+W0Q1其中W=0RCRfA=1+0R01=3−A0Q要求：设计一个截止频率f=1KHZ，BW=1KHZ的带通滤波器，并说明各参数变化对电路的影响。参数计算：（R1=R2=R3=R,C1=C2=C）1因为W==2πf,已知f=1khz,若取C=0.01UFCRC1则有R==15.9