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1、二阶压控型低通滤波器的设计班级:1101103姓名：徐秀华学号:1110100124一、实验目的：1、熟悉由集成运放和阻容元件组成的有源滤波器的原理;2、学习运用传递函数法分析有源滤波器的频率响应；3、学习RC有源滤波器的设计及电路调试方法；4、学习利用Multisim仿真软件进行电路仿真分析。二、实验要求：设计一个二阶压控型低通滤波器。要求：通带增益为2,截止频率为2KHz,可以选择0.01//F的电容器，电阻的阻值尽量接近实际计算值，电路设计完后，用Multisim仿真软件进行仿真分析，并画出
2、其频率特性曲线。三、实验原理：1、滤波器基础知识简介按照滤波器的工作频带，滤波器可分为低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）.带阻滤波器（BEF）儿种。按滤波器传递函数的极点数乂分为一阶滤波器、二阶滤波器等。如果滤波器仅由无源元件（电阻、电容和电感）组成，则称之为无源滤波器；若滤波器含有有源元件（晶体管、集成运放等），则称之为有源滤波器。由阻容元件和运算放大器组成的滤波电路称为RC有源滤波器。由于集成运放有带宽的限制，目前RC有源滤波器的工作频率比较低，一般不超过1MHz
3、。2、二阶压控型低通滤波器二阶压控型有源低通滤波器如下图所示。图1.二阶压控型低通滤波器原理图四、实验电路设计:1、低通滤波器在通带将内电容视为开路，给电路引入负反馈从而满足“虚短”、R“虚断”，通带增益&“=1+二=2，贝0R(=/?,,取Rf=R=WkQ。Rl2、传递函数：为方便计算，取R=R产R，C=C2=C,由“虚短”、“虚断”及叠加定理，得到传递函数:仆）二諾h+（3讥）二+（©）△令s=jco,取人=盒,A”=773、当/为截止频率时,
4、1+八3-掘）壬-（"=血}=x办办，令办
5、，则得方程十_干_1=0,解得兀，因为f"kHz,取C=0.01"F可解得/?«10.1224m电阻，由于实际试验中难以的到10.1224^的电阻，故实际试验中用10RQ的电阻代替之。五、仿真电路：运用Multisim绘制的实验电路图如下VEE12V图2.实验设计电路图电路屮，XFG1为该二阶压控型低通滤波器提供电源。XBP1有两组端口，左侧IN是输入端口，其“+输入端分别接被测电路输入端的正、负端子；右侧OUT是输出端口，其“+”、“-”输入端分别接被测电路输出端的正负端子。XBP1的IN端为二
6、阶压控型低通滤波器提供一扫描信号。六、实验结果6.1波特图仪显示运用Multisim屮的波特图仪（XBP1）观察二阶压控型低通滤波器的频率特性。XBP1的设置以及观察结果显示如下：图3.XBP1的幅频相频显示根据上述波特图仪的显示可知：该滤波器呈现低通状态。在FlmHz,即通带内201g二6・02dB,相移为ODeg；在Almllz时，201g=5.994dB；在F2・8KIlz时，201萨-2・999dB,相移为-141.223Dego6.2将波特图仪改为示波器BhAbtrkMibwsv:忧別*
7、>刖3ttM2OQmv3iwskf无」匚厂］xt2B♦r®E0VOS0<*FT~vLjzi.曲U从aMO、-匚AC0iDC」二：•siFE嵐「问V亠厂ITrm1由图知输出的波形幅值变为输入的两倍左右，即人〃=2,说明〃2好七吋，为通11/hmi•■・ata..ttfl3003VttM»-*A>ItM如:丄：x】••舛•W厂vttS~电皿0V【你；M4】〔号一、XII。-QQ:：■—GMMIM—[玉；(2)当输入lOOnw,2000Hz正弦波时得到输入输出波形为由图知输岀的波形幅值变为输入的血倍左右
8、，说明/=2好七为其截止频率(3)当输入lOOmv,100kHz止弦波时得到输入输出波形为TOsn-xbCi由图知输出的波形幅值约为零，说明/>2好七为其阻带6.3实验结果比较与分析通过比较分析波特图仪（XBP1）、示波器的输岀结果和理论计算值，本次实验设计在误差范围内可以满足实验要求，设计思路正确合理。误差分析：1、实际的集成运算放大器并非是理想的，故将其看作理想运放来分析存在误差（主要误差）；2、电阻与电容的实际参数与标称值不等，存在微小误差；3、导线及电路各节点处有微小电阻；七、实验结论1、
9、二阶压控型LPF的幅频特性在A2kHz处会出现抬升现象，此时正反馈作用最强，使该频段的闭环增益加大；2、本次实验设计在误差范围内，能够满足实验设计要求。八、参考文献[1]王淑娟，蔡惟铮，齐明.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2009.[2]孟涛•电工电子EDA实践教程[M]・北京：机械工业岀版社，2010.[3]廉玉欣•电子技术最基础实验教程[M]・北京：机械工业出版社，2010.
