二阶有源低通滤波电路的设计与分析
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Multisim10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;Multisim10
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,Y1~Y5为导纳,考虑到UP=UN,根据KCL可求得
式(1)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,1≤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Y1=1/R1,Y2=sC1,Y3=O,Y4=1/R2,Y5=sC2,将其代入式(1)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,ωn为特征角频率,Q称为等效品质因数。
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