rc有源滤波器电路的计算机辅助分析

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1、中国科技论文实验技术与管理Vol.22No.122005统计源期刊39RC有源滤波器电路的计算机辅助分析112黄萍,李秀琴,孙继萍(山东师范大学:1.物理与电子科学学院;2.实验室管理处,济南250014)摘要:应用Multisim软件对RC有源滤波器电路的频率响应进行了分析,并讨论了电路参数Rf的值变化对频率响应的影响。结果证实:Rf=100kΩ时,频率响应较平坦;而Rf=300kΩ时,幅频响应出现峰值。关键词:有源滤波器;频率响应;Multisim;计算机辅助分析中图分类号:TP391文献标识码:B文章编号:100224956(2005)1220039203EDA(ElectronicD

2、esignAutomatic,电子设计自动化)技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统,是指以计算机为工作平台,融合了应用电子技术、计算机技[1]术、信息处理及智能化技术的最新成果进行电子产品的自动设计。利用EDA工具,电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统,大量工作可以通过计算机完成,并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程在计算机上自动处理完成。Multisim是EDA工具中的一个完整的电子电路计算机仿真设计工[2]具软件。拥有一台电脑和Multisim软件,就拥有分类清晰、提取方便、种类齐全的电子元器件库和电子仪器库。元器件库有

3、电源、基本元件、二极管、晶体管、模拟集成电路、数字门电路、数字模块等十几个小库共有16000多个器件;仪器库中有电压表、电流表、万用表、信号发生器、示波器等十几种仪器。每个器件、每种仪器都可以在非常广阔的范围内设置参数。既可以让器件或仪器是理想化的,也可以让他与真实的元器件、真实仪表有相同的特性参量,还可以让它们成为有故障的。对滤波器的频率响应和各个元件的参数扫描分析是电路设计者最为关心的,本文应用Multisim软件对滤波器电路的频率响应及Rff的值变化对频率响应的影响进行了分析。1基本理论二阶有源低通滤波器电路如图1所示。它是由两节RC滤波电路和同相放大器组[3]成,其中同相放大器就是所

4、谓的压控电压源。其特点是输入阻抗高,输出阻抗低。收稿日期:2005203207作者简介:黄萍(1950—),女,山东青岛人,副教授,从事物理与电子信息工程的教学和半导体材料的研究1©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net40实验技术与管理同相放大器的电压增益就是低通滤波器的通带电压增益,即A0=Avf=1+Rf/R1。其频率响应表达式为A(ωj)1=A222vfωω1-+22ωnωnQ式中:Rf11AVf=1+,ωn=,Q=R1RC3-Avf特征角

5、频率ωn为3dB截止频率,所以,上限截止频率为fH=1/2πRC。图1中的R和C的位置互换,可得二阶有源高通滤波器电路,如图2所示。由于二阶有源高通滤波器与二阶有源低通滤波器在电路结构上存在对偶关系,他们的幅频响应也存在对偶关系,所以二阶有源高通滤波器的频率响应表达式为A(ωj)1=A222vfωωnn-1+ωωQ其下限截止频率为fL=1/2πRC。2仿真步骤[4]①在Multisim2001中绘制图1电路。以节点6为输出进行交流分析。设置频率范围100Hz210kHz,点数为1000,线性。得到图3所示二阶有源低通滤波器的频率响应曲线。②在Multisim2001中绘制图2电路。以节点12

6、为输出进行交流分析,得到图4所示二阶有源高通滤波器的频率响应曲线。③将低通滤波器的输出与高通滤波器(将两电容改为33nF)的输入端相连可构成带通滤波器,进行交流分析得到图5所示二阶有源带通滤波器的频率特性曲线。[5]④利用瞬态扫描分析,得图6所示的二阶有源低通滤波器的瞬态分析结果。⑤利用参数扫描分析,得图7所示的Rf分别为100kΩ、200kΩ、300kΩ时二阶有源低通滤波器的频率响应曲线。©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net黄萍,等:RC有源

7、滤波器电路的计算机辅助分析413分析及结论①由图3测得二阶有源低通滤波器的上限截止频率为484.1Hz,由图4所示的二阶有源高通滤波器频率特性曲线测量可得下限截止频率为483.0Hz,与计算值fH=fL=1/3-82πRC=1/(2×π×33×10×1×10)=482.3Hz符合得很好。②由图5测得二阶有源带通滤波器的中心频率为266.7Hz,带宽为387.2Hz。(下转第46页)©1994-2009Chin