基于ni multisim 10的有源滤波器的设计与仿真

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1、基于NIMultisim10的有源滤波器的设计与仿真========================================第1页========================================第３５卷第６期信息化研究Ｖ０１．３５Ｎｏ．６２００９年６月ＩｎｆｏｒｍａｔｉｚａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＪｕｎ．２００９基于ＮＩＭｕｌｔｉｓｉｍ１０的有源滤波器的设计与仿真张文俊（中国人民解放军电子工程学院，安徽省合肥市２３００３７）摘要：有源滤波器因其体积小、重量轻、成本低、可靠性高、提供增益放大、设计标准化、模块化、便于集成等突出的优

2、点，在信号处理中有着广泛的应用。在对ＭＦＢ（无限增益多路反馈）滤波电路的传递函数分析基础上，由２阶ＭＦＢ阶低通滤波电路级联的方法构建了有源低通滤波器，用查表法设计了基于巴特沃斯逼近的８阶有源低通滤波器，并用ＮＩＭｕｌｔｉｓｉｍ１０软件对设计的滤波器的交流特性进行了仿真分析，其交流特性符合设计理论，具有一定的参考价值。关键词：有源滤波器；仿真；ＮＩＭｕｌｔｉｓｉｍ１０中图分类号：ＴＮ７１３．８０引言滤波器在通信测量、控制系统、电力系统及电气设备中有着广泛的应用。自２０世纪６０年代以来，有源滤波器因其突出的优点，如体积小、重量轻、成本低、可靠性高、提供增益

3、放大、设计标准化、模块化、便于集成等，在信号处理中有着越来越多的应用。因此，研究有源滤波器的设计就有很大的实际意义¨Ｊ。本文设计了８阶ＭＦＢ（无限增益多路反馈）巴特沃斯有源低通滤波器，并用ＮＩＭｕｈｉｓｉｍ１０进行了仿真研究。１有源滤波器设计设计滤波器时通常给定截止频率、带内增益、品质因数等性能指标，滤波器的设计任务是根据给定的性能指标选定电路形式和确定电路的元器件。具有理想特性的滤波器是很难实现的，只能用实际特性去逼近，就是必须对理想特性进行一定的修改，用具有可实现性的传递函数来描述所需的性能指标，使其性能在一定的误差范围内能满足要求，它的幅频特性、

4、相频特性与所设计的电路特性近似。成熟的逼近方法有巴特沃斯响应、切比雪夫响应、椭圆响应、贝赛尔响应等旧Ｊ。一个具有可实现性的有源滤波器的传递函数为：ｒｒ，、曰（ｓ）ａｒｅｓ”‘＋口ｍ．１Ｓ”‘‘＋…＋ａｌ￥＋ａ０小＂２布２百万百了ｆｉｉ丽（１）有源滤波器的实现可分为直接实现和级联实现。直接实现是指将日（ｓ）作为整体来实现；级联实现的过收稿日期：２００８．１１－１０；修回日期：２００９－０２－０５。程是先将传递函数分解为若干个ｌ阶和２阶传递函数，如％（ｓ），％（ｓ），…，风（ｓ），然后分别用ｌ阶和２阶滤波电路实现这些传递函数，并将这些电路依次级联，则Ｈ（ｓ

5、）＝Ｈ。（ｓ）幔（ｓ）…风（ｓ），Ｋ≤ｍ，就构成所需的有源滤波器。常用的二阶有源滤波器电路有ＶＣＶＳ（压控电压源）滤波电路和ＭＦＢ滤波电路。下面以ＭＦＢ滤波电路为例进行分析。如图ｌ所示。图１２阶ＭＦＢ滤波电路如图１所示，运算放大器Ａ反相输入，输入端通过导纳ｙ４、ｙ５形成２条反馈支路。该电路具有稳定性好和输出阻抗低的优点。对节点ａ、６分别列写节点电流方程：（ｙｌ＋ｙ２＋ｙ３＋ｙ４）乩（ｓ）一ｙ１Ｕｉ（ｓ）一匕Ｇｏ（ｓ）＝０（２）ｙ３Ｕ．（５）＋ｙ５玑（ｓ）＝０（３）联立求解式（２）、式（３），得该电路的传递函数为：ｍ）＝器一丽可诺毓（４）采用不同的导纳元

6、件，可以分别得到不同类型的滤波电路［３Ｊ。如ＹＩ、ｙ３、ｙ４取电阻，ｙ２、Ｌ取电容，得到２阶低通滤波电路，ｙｌ、ｙ３、ｙ４取电容，匕、ｙ５取电阻，得到２阶高通滤波电路。・２ｌ・万方数据========================================第2页========================================・研究与设计・信息化研究２００９年６月下面用２阶ＭＦＢ低通滤波电路级联构建有源低通滤波器。设计截止频率ｆｃ＝２．５ｋＨｚ、带内增益Ａ＝４、衰耗ｍ＝４５ｄＢ以上的巴特沃斯有源低通滤波器。由厅≥ｍ／６＝４５／６＝

7、７．５，得知满足衰耗要求的必须是８阶滤波器。即由４节２阶ＭＦＢ低通滤波器级联而成，根据滤波器工作频率与电容取值的对应关系，取Ｃ＝０．０１斗Ｆ，则Ｋ＝ｌｏｏ／（ＬＣ）＝４。查快速设计手册Ｈ１得出Ｋ＝１时每节的电阻值及电容值，再将这些电阻值乘以４，就得到设计的ＭＦＢ巴特沃斯有源低通滤波器的应选电阻、电容值，如表ｌ所示。表１ＭＦＢ巴特沃斯有源低通滤波器的应选电阻、电容值２ＮＩＭｕｌｔｉｓｉｍ１０仿真设计与分析近２０多年来，随着电子与计算机技术的迅速发展，电子电路的分析与设计方法发生了重大变革，一些优秀的ＥＤＡ（电子设计自动化）软件被爱好者推广，如加拿大ＩＩＴ

8、公司陆续推出了ＥＷＢ４．０、ＥＷＢ５．０、Ｍｕｌｔｉ．ｓｉｒｅ２００１、Ｍｕｌｔｉｓｉｍ７、Ｍ