哈尔滨工业大学
“二阶压控低通滤波器”设计
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2015.06.13
、摘要
低通滤波器是一种典型的选频电路。 本文详细介绍二阶压控电压源低通滤波 器的设计方法 ,给出了其通用电路图。 在给定的频段内， 理论上它能让信号无衰减 地通过电路， 这一段称为通带， 衰减的频段称为阻 带，通带 Multisim10 对其进行仿真观察，
、关键词
滤波器、二阶低通、压控型
三、引言
随着电子信息的发展，滤波器作为信号处理所不可或缺的部分，也得到了迅 速的发展， 且应用极为广泛， 在卫星云图、 电视信号以及雷达接收机当中滤波器 是不可缺少的一部分。 本次通过对滤波器基本理论的学习， 简单阐述二阶压控低 通滤波器的工作原理，并根据题中所给的已知量进行参数设计。 四、正文 4.1.设计要求
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卩F 的电容器，阻值尽量接近实际计算值。电路设计完后，画出频率 响应曲线，并
采用 Multisim 软件进行仿真分析。 4.2. 方案提出
在普通有源二阶滤波器中，其幅频特性曲线在下降时，实际变化与理想状态 下的变化相差很大，这就造成了滤波器性能的下降。因此考虑引入合适的反馈， 增大幅频特性在f f o 处的衰减速率，同时使幅频特性又不过于抬升。如图1所 示，当 Q 值不同时，幅频特性曲线也不同。
通带外的其他信号将受到很大的衰减， 具有很大 与 阻带的 交 界频率称 为截止 频率。本设 计用 得出实验结论 .
201g
图1二阶压控LPF的幅频特性
43分析过程
图2二阶压控LPF
二阶压控有源滤波器如图2所示。将图中电容G接到运放输出端，引入正反
馈。由于在通带内电容可视为开路，因此C的改接不影响滤波器的放大倍数，即
取G G ，根据 虚短” 虚断”特性和叠加定理，有:
联立解得:
1 (3 A Up )sCR (sCR)
2A up
由上式，滤波器的频率响应可以写为：
f 2
f
1 (-) j(3 A up )-
m
f
式中
f
2 RC
根据条件有 f H yp f o 1.27 f o =KHz ，解得 RC21.0106 10 4
s ，其中
C20.01 卩 F ,故取 R210H 。
由于 A up 1 —2
2K ，取 R R 2 10K 。
R 1
至此，所有参数计算完毕。
此处采用 A741芯片，=uA741M ，uA741I ，uA741C (单运放)是高增益运算 放大器，用于军事，工业和商业应用.这类单片硅集成电路器件提供输出短路保护 和闭锁自由运作。这些类型还具有广泛的共同模式，差模信号范围和低失调电压 调零能力与使用适当的电位。其引脚图如图 3所示，相关参数如图4所示。
U o (s) A up U (s)
U (s)
U N (S )
sCR
U i (s) R
U N (S )
[U N (S ) U o (s)]sC
U N (S ) U (s)
f o
Alp
当f
f o 时，可以简化为A
A
j(3 A up )
OFFSET NI [
IN-[
IN* [ VCC-[
]NC ] ]OUT
1 OFFSET N2
图3= A741引脚图
UA741
Qf ( P ；i
Total Supply Voltage t + b\/=5. */-BV=LOj
Toial Supply VOltiiye ^MdS(|| {»SV""!. ^7 5V"IOt
V E (Offset Vo 口K 直；5C) (Mu 以{tnV ：
][B (Maxi (pA) 1500000
1500000
]q chanrel 冊就{mA]
i-e Rjting i
Military
WIHtjr y
0 阻 ntiM F 的 pwitu 世 Rargt (C)
O' TO
70 Oto 70 P in/Package
8PDIP as 8MJIC
14PDIP
4.4.仿真结果 rr tt
图4= A741相关参数
仿真电路图如图5所示，通过交流分析，其输出幅频特性曲线如图 波特图如
图8所示。
6所示,
IUA747
SI'ew Rdle (Typ) fV/iJs) 0-.5
Q.S CMRR {Mln ： M
70
70
图5仿真电路图 Grdphm 「View
r - L - -. -L. " riol- c &U 每⑥％為： DC MWM I T 暫 pwlt I K 和D DC^wr I DC S^ER ' DC Sw-p || AC-Ana 厲匚助三口出 巴£日：(0■碟漆 宙召SlijQ D
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5fert«J Trj«-VG! 图6仿真幅频特性、相频特性图
