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万方数据·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＝７．５，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公司陆续推出了ＥＷＢ４．０、ＥＷＢ５．０、Ｍｕｌｔｉ．ｓｉｒｅ２００１、Ｍｕｌｔｉｓｉｍ７、Ｍｕｌｔｉｓｉｍ８、Ｍｕｌｔｉｓｉｍ９等，作为学习和设计电子电路的一种辅助手段，被广泛应用＂Ｊ。
ＮＩＭｕｈｉｓｉｍ１０是ＮＩ（美国国家仪器公司）推出的Ｍｕｌｔｉｓｉｍ最新版本，是ＥＷＢ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＷｏｒｋｂｅｎｃｈ）的升级版，其界面、主菜单、工具条、元件库、分析方法等与低版本的相似。
ＮＩＭｕｈｉｓｉｍ１０是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件，虚拟电子与电工元器件、虚拟电子与电工仪表和仪器，实现了“软件即元器件”和“软件即仪器”。
ＮＩＭｕｈｉｓｉｍ１０增强了软件的仿真测试和分析功能，提供了上千种电路元器件；ＮＩＭｕｌｔｉｓｉｍ１０具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的交流分析、瞬态分析、灵敏度分析、噪声分析、温度扫描分析等；ＮＩＭｕｈｉｓｉｍ１０可以设计、测试和演示各种电子电路。
与传统的电子电路设计和实验方法相比，优点如下：设计和实验可以同步进行，修改调试方便；设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全；可方便地对·２２·电路参数进行测试和分析；可直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图；设计成功的电路可以直接在电路中使用。
收稿日期:2008-12-28基于Multisi m 的二阶有源滤波器的研究李端1艾永乐1(1.河南理工大学电气工程学院,河南焦作454001)摘要:运算放大器、电阻、电容构成的有源滤波器有显著的优点,在现代电子技术中得到了广泛应用。
本文在对VCVS 滤波电路的传递函数分析的基础上,根据滤波器性能参数及设计要求确定了二阶有源低通滤波电路中电容和电阻值。
在Multi 2si m 环境下建立了滤波电路模型,并对其进行了时域和频域分析,得出了具有一定参考价值的结论。
关键词:M ultisi m 7;有源低通滤波器;电子技术;实践教学中图分类号:G434 文献标识码:A 文章编号:1672-464X (2009)01-0012-05Appli ca ti on of M ultisi m 7i n Electron i c C i rcu it Teach i n gL I D u a n 1,A I Yo n g -le (Henan Polytechnic University Electrical Engineering and institute1,J iaozuo Henan 454000,China )Abstract:The active filter with resistance,capacitance and Operati onal Amp lifier (OA )is widely app lied t o the modern electr onic technol ogy with p r om inent effects .A 2nd active l oss -pass filter circuit is designed on the basis of analysis of active filter’s transfer functi on .The capacitance value and resistance value are obtained according t o the perf or mance para meter of the filter and its cut off frequency .This paper p resents the l ow -pass filter circuit model in M ultisi m .Keywords:Multisi m 7;Operati onal Amp lifier (OA );electr onic technol ogy;teaching p ractice河南省教育科学"十一五"规划2007年课题,"电子技术基础双语教学改革研究与实践",课题编号:2007-JKGHAG -083滤波器是对信号的频率具有选择性的电路,它的功能是使特定频率范围内的信号通过,而阻止其它频率信号通过。
基于Multisim的四阶有源低通滤波器的设计与仿真*刘小群【摘要】摘要:滤波器用于对信号的频率具有选择性的电路,它的功能是使特定频率范围内的信号通过,有源滤波器被广泛用于信息处理、数据传送等电路中。
在对二阶有源低通滤波器的原理进行分析的基础上,采用2个2阶低通滤波电路级联的方案,用查表法设计了基于巴特沃思逼近的4阶有源低通滤波器。
在Multisim软件中使用虚拟示波器、波特图示仪等设备,对设计的滤波器的交流特性进行仿真,并对仿真结果进行了分析,其交流特性符合理论设计,具有一定的参考价值。
【期刊名称】新技术新工艺【年(卷),期】2011(000)006【总页数】3【关键词】关键词:有源低通滤波器;巴特沃斯;Multisim;波特图示仪滤波器用于对信号的频率具有选择性的电路,它的功能是使特定频率范围内的信号通过,而阻止其他频率的信号通过。
有源滤波器具有设计标准化、模块化、易于制造等优点,因此被广泛用于信息处理、数据传送和抑制干扰等电路中。
Multisim是专门用于电子线路仿真的“虚拟电子工作台”软件,它界面形象直观,操作方便。
既可进行电路设计,也可对所设计的电路进行各种功能模拟仿真试验。
Multisim将电路图输入、SPICE仿真器、元器件库、仪表库集成并融合在一起,相当于一个设备先进、功能完备的大型电子实验室。
本文详细介绍了4阶有源低通滤波器的设计方法,并用Multisim软件对其进行了瞬态分析和频率特性分析[1]。
1 基于Multisim的4阶有源低通滤波器的设计和仿真1.1 4阶巴特沃思低通滤波器设计原理滤波器的设计是根据给定的技术指标选定电路形式并确定电路的元器件。
本文采用集成运放构成的RC有源滤波器,该设计要求截止频率为1 kHz,4阶有源低通滤波器可以由2个2阶低通滤波器级联组成。
先设计4阶巴特沃思低通滤波器的传递函数,用2个2阶巴特沃思低通滤波器构成1个4阶巴特沃思低通滤波器,其传递函数为:为了简化计算,其参数满足如下条件:选取C=0.1 μ F,可算得R=1.6 kΩ。
基于N IM ultisim 10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点,在信号处理中有着广泛的应用。
在对MF B (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MF B 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N IMultisi m 10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;N IMultisi m 10中图分类号:T N713.8收稿日期:2008211210;修回日期:2009202205。
0 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[1]。
本文设计了8阶MF B (无限增益多路反馈)巴特沃斯有源低通滤波器,并用N IMultisi m 10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、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[2]。
一个具有可实现性的有源滤波器的传递函数为:H (s )=B (s )A (s )=a m s m +a m -1S m -1+…+a 1s +a 0b n s n +b n -1s n -1+…+b 1s +b 0(1) 有源滤波器的实现可分为直接实现和级联实现。
“基于Multisim的滤波电路分析与设计”实验说明一. 实验内容实验内容一（必做）：文氏电桥电路频率特性及中心频率的测试1. 设置电路输入信号电压（即函数发生器输出电压）幅值(Amplitude) 为7.07V（即有效值5V），改变函数发生器的频率f分别为20Hz、60 Hz、……8k Hz、12k Hz（见表10-1），记录对应的输出电压U0(V)的值和输入输出电压比值Ku、输入输出相位角φ (Deg)的值于表10-1。
2. 记录输入输出同相位（即φ=0）时的频率f0(Hz)称之为电路中心频率或电路谐振频率，以及输出电压值U0max(V) 于表10-1。
3. 保持电路输入信号电压幅值(Amplitude) 为7.07Vp（即有效值5V）不变，改变电路电阻R的值分别为0.2kΩ、0.47 kΩ、1 kΩ、1.5 kΩ、2 kΩ，记录不同电阻值时电路中心频率f0(Hz)的值于表10-2。
实验内容二（选做）：双T网络电路频率特性及中心频率的测试表10-3和表10-4。
二. 实验步骤1. 运行仿真软件。
双击桌面multisim图标，出现对话框后点击close，进入multisim主界面。
2. 主界面面板介绍及操作。
主界面上边部分从上往下依次分别为菜单栏、工具栏、状态键→仿真和暂停、元器件库图标、仿真运行和暂停开关；中间区域为仿真电路工作区；仿真电路工作区的右侧为虚拟仪器仪表栏。
关闭电路运行开关(所有操作都需在此开关闭合的状态下进行)，使用鼠标右键对电路中的器件、线条、仪器等等来实现旋转、移动、删除……等操作；使用鼠标左键双击电路中某一元器件或虚拟仪器，弹出相应的窗口，可以修改其参数值或进行参数设置。
3. 建立电路。
按照实验教程中的文氏电桥实验电路图（或下面给出的仿真电路图）在工作区中按照下述方法设置元器件和虚拟仪器仪表、设置电路节点、连线建立实验电路。
建立电路时一定要注意：必须设置电路的参考地（GROUND）。
有源低通滤波器的设计和仿真分析有源低通滤波器是一种常用的电路，它可以将输入信号的高频成分滤除，只保留低频成分。
设计和仿真分析有源低通滤波器的过程包括以下几个步骤：确定滤波器的参数、选择放大器和电容、计算元件值、搭建电路并进行仿真分析。
本文将详细介绍这些步骤。
首先，确定滤波器的参数。
有源低通滤波器的参数包括截止频率f_c和增益增益增益A。
截止频率是指在这个频率以下，滤波器的输出信号的幅度将削减到输入信号的70.7%。
增益A是指在截止频率以下，滤波器的输出信号相对于输入信号的幅度增益。
接下来，选择放大器和电容。
放大器是有源低通滤波器的核心组件，它可以提供放大和滤波功能。
常用的放大器有运算放大器，电容可以用来构建滤波器的频率响应曲线。
然后，计算元件值。
根据滤波器的参数和放大器的特性，可以计算出电容的值。
通过选择不同的电容值可以调整滤波器的截止频率和增益。
同时，还需要根据放大器的供电电压和输入信号的幅度来选择合适的放大器。
最后，搭建电路并进行仿真分析。
根据前面计算得到的元件值，搭建有源低通滤波器的电路，并利用电路仿真软件进行分析。
通过观察电路的频率响应曲线和输出信号的波形，可以评估滤波器的性能。
需要注意的是，在设计和仿真分析有源低通滤波器时，还需要考虑一些其他因素。
例如，放大器的输入和输出阻抗、电源噪声、非线性失真等。
这些因素会对滤波器的性能产生影响，因此需要进行综合考虑。
总的来说，有源低通滤波器的设计和仿真分析是一个相对复杂的过程，需要综合考虑多个因素。
但通过合理的参数选择、元件值计算和电路搭建，可以设计出满足要求的有源低通滤波器。
并通过仿真分析评估滤波器的性能，以指导实际应用。
摘 要凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器，在近代电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛，所以对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。
本文以一阶和二阶低通滤波电路的典型模型为基础，分别从理论的角度上分析了频率特性，包括通带电压放大倍数 ，特征频率 和通频带截止频率 。
然后通过EDA 仿真软件Multisim7中搭建电路原理图，运用其强大的仿真测试功能，并对设计出的电路原理图进行波特图示仪法、交流分析法以及参数扫描法作出分析，最终得到其频率特性，并分别与理论数值相比较，验证滤波电路的各项参数指标的正确性。
之后，设计了一高阶低通滤波器，并得出相关结论。
最后，为方便分析者直观，形象的分析滤波器的特性，本文利用仿真波形的方式进行说明和对比。
关键词：滤波器，一阶，二阶，低通，仿真分析upA 0f p fAbstractThose who have the ability to perform the signal processing device can be called filter, in modern telecommunications equipment and various control systems, the filter is applied widely, so the research and production of filter has always been valued by all countries.This article based on the typical model of the first and second order low-pass filter circuit, respectively, from the theoretical point of view on the frequency characteristics, including the pass-band voltage amplification factor, the characteristic frequency and pass-band cutoff frequency. Then I setted up by the EDA simulation software Multisim7 in the schematic, the use of its powerful simulation test function, and design a circuit diagram Potter icon Miriam France, AC analysis, and parameter scanning method to analyze the end of its frequency characteristics, verify the parameters of the index of the filter circuit, and make sure the figure is right.Then designed a high-end low-pass filter,and draw some conclusions.Finally, to facilitate intuitive analysis by image analysis of the filter characteristics, we use the description and comparison of the simulation waveform.Key words: Filter, First-order，Second-order, Low-pass, Simulation and analysis目录摘要 (I)Abstract (II)1.引言 (1)1.1.课题设计的意义 (1)1.2.国内外研究现状 (1)1.3.毕业设计所用的方法 (2)2.滤波器的基本知识 (3)2.1.滤波器的基本概念 (3)2.2.滤波器的分类 (4)2.3.滤波器的类型 (6)2.4.滤波器的特性 (6)2.5.滤波器的选取 (7)2.6.模拟滤波器 (7)2.7.数字滤波器 (7)3.电路设计 (8)3.1.有源低通滤波器的典型结构 (8)3.1.1.一阶有源低通滤波器的典型结构 (8)3.1.2.二阶有源低通滤波器的典型结构 (9)3.2.有源滤波器的特性分析 (10)3.2.1.一阶有源滤波器特性分析 (10)3.2.2.二阶有源滤波器特性分析 (11)3.3.低通有源滤波器的设计 (12)3.3.1.设计要求 (12)3.3.2.设计电路分析 (12)3.3.3.选择运放 (15)3.3.4.电路设计 (15)3.3.5.理论计算 (16)4.Multisim分析 (19)4.1.软件简介 (19)4.2.验证通频带放大倍数 (19)4.3.频率特性分析 (25)4.3.1.用波特图示仪测试频率特性 (25)4.3.2.用交流分析法测试频率特性 (27)4.3.3.用参数扫描分析法测试频率特性 (28)结束语 (32)参考文献 (33)致谢 (34)附录 (35)1.引言1.1.课题设计的意义滤波器作为一种基本的功能电路，而且是一种具有频率选择功能的电路，它能使有用的频率信号通过抑制或衰减，将不需要传送频率范围内的信号滤去。
有源低通滤波器的设计和仿真分析摘要：低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。
理想滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移，而在阻带内其幅值应为零。
有源滤波器是指由放大电路及RC网络构成的滤波器电路，它实际上是一种具有特定频率响应的放大器。
滤波器的阶数越高，幅频特性衰减的速率越快，但RC网络节数越多，元件参数计算越繁琐，电路的调试越困难。
根据指标，本次设计选用二阶有源低通滤波器。
引言：课程设计是理论联系实际的重要实践教学环节，是对学生进行的一次综合性专业设计训练。
本次课程设计主要注重的是电子电路的设计、仿真、安装、调试、印制电路板等综合于一体的一门课程，意在培养学生正确的设计思想方法以及思路，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度,培养学生综合运用所学知识与生产实践经验，分析和解决工程技术问题的能力。
作为一名大学生不仅需要扎实的理论知识，还需要过硬的动手能力，所以认真做好课程设计，对提高我们的动手能力有很大的帮助做到。
1电路原理及设计方案1.1滤波器的介绍滤波器是一种能使有用信号通过，滤除信号中的无用频率，即抑制无用信号的电子装置。
有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。
低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。
理想滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移，而在阻带内其幅值应为零。
但实际滤波器不能达到理想要求。
为了寻找最佳的近似理想特性，本文主要着眼于幅频响应，而不考虑相频响应。
一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。
滤波器的阶数越高，幅频特性衰减的速率越快，但RC网络节数越多，元件参数计算越繁琐，电路的调试越困难。
任何高阶滤波器都可由一阶和二阶滤波器级联而成。
对于n为偶数的高阶滤波器，可以由n/2节二阶滤波器级联而成；而n为奇数的高阶滤波器可以由(n-1)/2节二阶滤波器和一节一阶滤波器级联而成，因此一阶滤波器和二阶滤波器是高阶滤波器的基础。
引言Multisim就是加拿大Interactive Image Technologies公司近年推出的电子线路仿真软件EWB(Electronics Workbench,虚拟电子工作平台)的升级版。
Multisim为用户提供了一个集成一体化的设计实验环境。
利用Multisim,建立电路、仿真分析与结果输出在一个集成菜单中可以全部完成。
其仿真手段切合实际,元器件与仪器与实际情况非常接近。
Multisim元件库中不仅有数千种电路元器件可供选用,而且与目前较常用的电路分析软件PSpice 提供的元器件完全兼容。
Multisim提供了丰富的分析功能,其中包括电路的瞬态分析、稳态分析、时域分析、频域分析、噪声分析、失真分析与离散傅里叶分析等多种工具。
本文以Multisim为工作平台;深入分析了二阶低通滤波器电路。
利用Multisim可以实现从原理图到PCB布线工具包(如ElectrONICS Workbench 的Ultiboard)的无缝隙数据传输,且界面直观,操作方便。
2 电路设计由于一阶低通滤波器的幅频特性下降速率只有-20 dB／10 f,与理想情况相差太大,其滤波效果不佳。
为了加快下降速率,使其更接近理想状态,提高滤波效果,我们经常使用二阶RC有源滤波器。
采取的改进措施就是在一阶的基础上再增加一节RC网络。
电路结构如图1所示,此电路上半部分就是一个同相比例放大电路,由两个电阻R1,Rf与一个理想运算放大器构成。
R1与Rf均为16 kΩ。
下半部分就是一个二阶RC滤波电路,由两个电阻R2,R3及两个电容C1,C2构成。
其中R2,R3均为4 kΩ,C1,C2均为0、1μF。
电路由一个幅度为1 mV,频率可调的交流电压源提供输入信号,用一个阻值为1 kΩ的电阻作为负载。
3 理论分析3、1 频率特性二阶低通滤波器电路的频率特性为:3、2 通带电压放大倍数AUP低频下,两个电容相当于开路,此电路为同相比例器。
二设计与仿真分析摘要 ：由低阶系统构建高阶系统是信号与系统设计性实验中的重要实验，本文运用子系统函数的级联、反馈构建高阶系统的思想来设计有源二阶滤波器，然后用节点法对设计的电路来进行分析验证，并用EDA 仿真软件Multisim8进行电路仿真；这种教学方法用理论结合实践，达到了巩固知识和提高动手能力的双重效果，提高了教学质量。
关键词: 有源滤波器；传递函数；multisim ；幅频特性Design and Simulation Analysis of the two-pole Active low Pass FilterAbstract: The construction of high level system by the low level system is an important experiment in signals and systems. in this paper , two-pole active filter was designed by the subsystem’s cascade connection and feedback, then the circuit was analyzed and verifyied by nodal method .the circuit simulation is perfomed in multisim8. This method combines theory with practice.the konwledge can be confirmed and ability can be raised in experiment. It is good for teacher to raise the teaching quality.Keywords: active filter;transfer function;mulitisim;amplitude-frequency characteristic二阶有源滤波器是运放的典型应用，也是学生常做的实验之一。
