有源滤波器仿真

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1、序论滤波器是一种能使有用信号顺利通过而同时对无用频率信号进行抑制（或衰减）的电子装置。工程上常用它来做信号处理、数据传送和抑制干扰等。按照滤波器的功能划分，滤波器可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。以往主要采用无源元件R、L和C组成模拟滤波器，六十年代以来，集成运放获得了迅速地发展，由它和R、C组成的有源滤波器，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。此外，由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，而输出阻抗又很低，并且由其构成的有源滤波器还具且一定的电压放大和缓冲作用。因此基于放大器和R、C构成的有源滤波器应用日益广泛，对于滤波器的优化设计方面的工作也显得越来越重要。随着计算

2、机技术的迅速发展，计算机辅助设计(CAD：ComputerAidedDesign)技术已经渗透到电路设计的各个领域，CAD技术已经成为提高电路和系统设计的性能和质量的必备工具。现在可以毫不夸张地说，离开CAD技术，电路与系统的设计将寸步难行。OrCAD软件和PSpice软件是电路设计最常用的软件之一，随着OrCAD公司和MicroSim的合并，这两个软件也取长补短并集成在一起成为功能更加强大OrCAD/PSpice9软件包，它在性能分析和优化设计方面比以前有很大扩展。在电子技术的学习和教学中配合使用仿真软件可使学生加深对所学知识的理解提高学习效率。OrCAD/PSpice10.5软件是电路设计

3、最常用的软件之一尤其是以下几个方面更具特色，功能强大的仿真结果观察分析模块PROBE，不仅提供基本的结果显示和结果数据的函数运算功能，后者可方便地得到功率阻抗等波形，提供数据曲线各种特征点的提取功能，可取得曲线最大最小斜率最大最小等特征点，电路性能分析功能PerformanceAnalysis可配合参数分析功能给出某种电路性能和元器件参数之间的关系，为电路的最优化设计提供依据。在语音放大电路实验中，带通滤波器是很重要得一环。OrCAD/PSpice10.5强大的功能完全可以进行带通滤波器性能分析及优化设计。虚拟仪器是基于计算机的软硬件测试平台，它可代替传统的测量仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号

4、发生器、频谱分析仪等。虚拟仪器通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理。DSO-25216包括双通道数字存储示波器+十六通道逻辑分析仪+双通道频谱分析仪，可连接台式计算机或笔记本电脑，每个通道（包括逻辑分析仪通道）都具有250MHz/秒的采样速率和128K采样存储深度，具有先进的触发和通过/失败测试及其它许多高级测量功能。本实验利用OrCAD/PSpice10.5高级电路仿真软件进行扩音电路和滤波器电路的设计验证，并通过虚拟仪器DSO-25

5、216对实际电路参数进行自动测量，使同学们初步了解电子设计自动化EDA的设计步骤和过程。一、实验目的（1）掌握有源滤波器的基本原理和设计方法，熟悉巴特沃思，切比雪夫滤波器的特性，会利用滤波器设计软件FilterLab进行辅助设计；（2）掌握OrCAD/PSpice10.5软件使用方法，会利用软件进行基本电路的设计、仿真和优化；（3）熟悉虚拟仪器DSO25216使用方法，并会用它测量电路中各种参数；（4）了解语音电路的基本的设计思路，初步掌握电子电路EDA的设计方法。二、实验任务与步骤1、任务熟悉语音放大电路每一部分的构成原理，利用FilterLab软件进行基于运算放大器和R、C构成的有源滤波器

6、的初步设计，再用OrCAD/PSpice10.5软件分析电路性能，电路参数并进行优化；搭建实际电路，然后利用虚拟仪器DSO25216测量电路中各种参数，并与PSPICE仿真得出的数据进行比较，最终看出PSPICE仿真值与电路实际测量值之间的区别。其间调整电路参数使电路性能达到最佳，使扩音机发出清晰，无失真的声音。2、步骤①用OrCAD/PSpice10.5对前置放大和音调调节电路进行仿真，进一步熟悉电路工作原理，得出电压增益，幅频特性等参数，并用虚拟仪器进行相关测量。二者比较。②利用FilterLab软件进行带通滤波器的初步设计，用OrCAD/PSpice10.5对滤波电路进行仿真和优化，得出

7、频率响应，电压增益，-3dB带宽，上下限截止频率，结合实际器件对电路参数进行必要调整。③得到实际器件参数后搭建电路，用虚拟仪器进行交直流分析和频谱分析（傅立叶分析，FFT），测量各项参数。④优化调整电路，使扬声器发出悦耳的声音。⑤在信号中加入噪声，用设计的滤波器进行滤波，分析滤波效果。⑥写出实验报告三、实验原理1、语音放大电路的原理框图输入前置放有源滤功率放信号大器Au1波器Au2大器Au3噪声音