简单二阶有源低通滤波器电路及幅频特性
为了使输出电压在高频段以更快的速率下降，以改善滤波效果，再加一节RC
o
(1)通带增益
当f=0时，各电容器可视为开路，通带内的增益为
低通滤波环节，称为二阶有源滤波电路。它比一阶低通滤波器的滤波效果更好二阶LPF的电路图如图6所示，幅频特性曲线如图7所示。
1-
(2)二阶低通有源滤波器传递函数根据图8-2.06可以写出
丄“盘斗丄〕
俯二一礎
通常有，联立求解以上三式，可得滤波器的传递函数
臥)—九…
(3)通带截止频率
将s 换成j 3,令3 0 = 2n f o=1/(RC)可得
当f=fp时，上式分母的模
="丿厶
I Vo
Z
与理想的二阶波特图相比，在超过fO以后，幅频特性以-40 dB/dec的速率下降，比一阶的下降快。但在通带截止频率fp -fO之间幅频特性下降的还不够快。
摘要设计一种压控电压源型二阶有源低通滤波电路，并利用MultisimIO仿真软件对电路的频率特性、特征参量等进行了仿真分析，仿真结果与理论设计一致，为有源滤波器的电路设计提供了EDA手段和依据。
关键词二阶有源低通滤波器；电路设计自动化；仿真分析；MultisimIO
滤波器是一种使用信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置，在信息处理、数据传送和抑制干扰等自动控制、通信及其它电子系统中应用广泛。滤波一般可分为有源滤波和无源滤波，有源滤波可以使幅频特性比较陡峭，而无源滤波设计简单易行，但幅频特性不如有源滤波器，而且体积较大。从滤波器阶数可分为一阶和高阶，阶数越高，幅频特性越陡峭。高阶滤波器通常可由一阶和二阶滤波器级联而成。采用集成运放构成的RC有源滤波器具有输入阻抗高，输出阻抗低，可提供一定增益，截止频率可调等特点。压控电压源型二阶低通滤波电路是有源滤波电路的重要一种，适合作为多级放大器的级联。本文根据实际要求设计一种压控电压源型二阶有源低通滤波电路，采用EDA仿真软件Multisim1O对压控电压源型二阶有源低通滤波电路进行仿真分析、调试，从而实现电路的优化设计。
1设计分析
1.1二阶有源滤波器的典型结构
二阶有源滤波器的典型结构如图1所示。其中，丫1〜丫5为导纳，考虑到UP=UN
根据KCL可求得
Zllb.eoiji)
式⑴ 是二阶压控电压源滤波器传递函数的一般表达式，式中， Auf=1+Rf /R6 只要适当选择Yi , K i < 5,就可以构成低通、高通、带通等有源滤波器。
1. 2二阶有源低通滤波器特性分析
设丫仁1/ R1, Y2=sC1, Y3=O Y4=1/ R2, Y5=sC2将其代入式 ⑴ 中，得到压控 电压源型二阶有源低通滤波器的传递函数为
式(2)为二阶低通滤波器传递函数的典型表达式。其中, 称
为等效品质因数。
2二阶有源低通滤波器的设计 2. 1设计要求 设计一个压控电压源型二阶有源低通滤波电路，要求通带截止频率 fo=100 kHz ，等效品质因数Q=1,试确定电路中有关元件的参数值。
2. 2选择运放
设计要求的截止频率较高，因此要求运放的频带较宽，选用通频带较宽的运放， 本例选用运放3554AM 带宽为19 MHz 适合用于波形发生电路、脉冲放大电路 等。输出电流，达到100 mA 精度高，满足设计要求。 JR\ q
3 n 为特征角频率，Q
