基于multisim的有源低通滤波器设计【字数：7074】
摘 要滤波器是一种使有用信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置，广泛应用于信息处理、数据传送和抑制干扰等自动控制、通信及其他电子系统中。本文根据指标要求设计了二阶压控电压源低通滤波电路，确定了主要元器件参数，然后使用Multisim12软件对电路进行仿真分析，通过调整电路参数，对电路的带内电压增益以及衰减速率做出了分析，并且总结了带内电压增益对幅频特性的影响，实验结果表明电路简单明了，各元器件参数比较容易确定，结果符合理论设计。
目 录
第一章 引言 5
1.1课题研究背景及意义 5
1.2国内外研究现状 5
第二章 有源低通滤波器 7
2.1滤波器的基本概念 7
2.1.1滤波器的分类 7
2.1.2滤波器的主要参数 8
2.2有源低通滤波电路 8
2.2.1一阶有源低通滤波电路 8
2.2.2二阶有源低通滤波电路 9
2.2.3二阶压控电压源低通滤波电路 11
第三章 有源低通滤波器的设计与仿真 13
3.1Multisim软件简介 13
3.2有源低通滤波器的设计 13
3.2.1有源低通滤波器电路参数设计 13
3.3有源低通滤波器的仿真设计 14
3.3.1有源低通滤波器的通带增益仿真分析 14
3.3.2有源低通滤波器的截止频率仿真分析 15
3.3.3有源低通滤波器的衰减速率仿真分析 16
3.3.4通带增益影响滤波特性仿真分析 16
结束语 18
致 谢 19
参考文献 20
第一章 引言
1.1课题研究背景及意义
滤波器技术在现在生活中广泛应用。其具有频率选择的功能，可以使有用的频率信号通过、抑制或者衰减，滤掉不用传送频率范围内的信号。在通信等领域有着重要的作用。无论是在出路信号的分析以及技术方面，滤波器是其中的一个重要部分。实际上，在各个电子系统中，不仅简单的放大器系统需要滤波器，复杂的数字信号处理系统也需要滤波器。然而在生活中，所有的模拟系统都会受到噪声和外界 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
的干扰，所以，滤波器就常常被用来消除多余的噪声和抑制外界对自身系统的干扰。
在数字化越来越明显的今天，模拟滤波器依然有着不可被替代的重要作用。滤波器在的好坏直接决定了一个系统的性能如何以及一个产品的好坏，同时也决定了信号能否有效、安全的传递，而且在电子部件中的滤波器的使用和它的技术都是相对复杂的。所以，各国在滤波器的研究方面都比较重视。长期发展以来，人们用有源滤波电路代替了无源滤波电路，这样可以很好地减小电路的成本以及规模。有源滤波器的发展前景也比较受大家关注，随着技术的发展，分立元件中高性能有源器件渐渐的出现，比如运算放大器的出现，使得有源滤波器的设计得到了很大的发展。当单片有源滤波器的出现，让滤波器集成又达到了新的阶段。与此同时，半导体技术的快速发展使得人们开始思考需要把滤波器进行集成。之后，由于单片运算放大器的出现，有源滤波器避免了电感元件带来的非线性化等缺点，但是，因为电阻和电容的尺寸较大导致了成本较高，增加了集成的难度。我们在设计滤波器的时候，为了使得幅频特性接近理想，滤波效果好，可以选择高阶滤波电路，但是阶数越高，用到的元器件越多，准确的选择以及确定各个元器件的参数并进行调试是相对困难的，如果使用普通的实验设计方法需要花费大量的时间和成本设计，而且也很难解决问题。因此，研究滤波器的设计具有很大的实际意义。
1.2国内外研究现状
在美国科学家和德国科学家的不懈努力下发明了无源滤波器。第二年，美国出现了第一个多路复用系统。由于生产和材料的整合，无源滤波器有了新的发展突破，滤波技术变得越来越成熟。随着信息技术愈加发达，现今已经开发了各种滤波器，有源滤波器以及数字滤波器等等的滤波器得到了快速的发展。无源滤波器也逐渐改善它的缺点，朝着稳定可靠、小体积和多功能的方向靠拢。到20世纪后期，这些滤波器的整体集成已经得到开发和应用。在80年代，我们研究了各种新的滤波器。并且努力提高滤波器的性能，逐步扩大范围。自20世纪90年代以来，我们一直致力于在各种产品中使用不同的滤波器。当然，对过滤器本身的研究仍在进行中。
我国现如今有的滤波器种类基本上对于各种的电信设备都能满足其要求。从整体上来看，我国的有源滤波器的发展状况没有无源滤波器的速度快，有源滤波器还没有被大量的应用。20世纪50年代末，滤波器在各国广泛使用，主要用于电话滤波器和报路滤波器。经过半个世纪的发展，在开发以及生产应用方面，我国的滤波器已经进入国际发展阶段。但是，由于缺乏专门的研究机构，技术和材料的开发跟不上中国的发展节奏，许多新的应用滤波器和国际发展有一定的差距。
综上所述，根据RC有源滤波器的各种改变，都去除了电感，也不具有无源滤波器体积大等缺点。随着集成运放的不断发展和完善，有源滤波器在电子电路的应用中更加广泛。当然，有源滤波器还需要进一步的研究，例如对于单片集成方面的研究，理想运放和实际特性存在偏差的研究，一些影响有源滤波器性能等问题依然等待解决。
第二章 有源低通滤波器
2.1滤波器的基本概念
滤波电路是一种既能使有用频率信号通过又能抑制无用频率分量的电路。一般来说，电子电路的输入信号中有许多频率分量。其中有必要的频率分量和无用的频率分量，无用的频率分量对电子电路的工作有不利影响。滤波的目的是选择有用的信号频率分量，即指使有用的频率信号的一部分平稳通过，而无用的频率信号的另一部分则尽可能急剧衰减。滤波器中，通带指的是能够通过信号的频率范围，阻带指的是受阻或者使信号衰减的频率范围，截止频率指的是通带和阻带之间的界限频率。低通滤波器在低频0fH之间为通带，频率高于fH时为阻带，所以截止频率为上限频率fH。
理想情况下，滤波器通带内的幅频特性曲线应该是平坦的，通带增益为常数；而阻带内增益为零，信号被完全衰减。实际滤波器在通带向阻带过渡的时候，不是陡直的，而是有一定的衰减速度，衰减速率越快，滤波器的幅频特性越靠近理想。所以实际截止频率为比通带增益下降3dB时所对应的频率。
目 录
第一章 引言 5
1.1课题研究背景及意义 5
1.2国内外研究现状 5
第二章 有源低通滤波器 7
2.1滤波器的基本概念 7
2.1.1滤波器的分类 7
2.1.2滤波器的主要参数 8
2.2有源低通滤波电路 8
2.2.1一阶有源低通滤波电路 8
2.2.2二阶有源低通滤波电路 9
2.2.3二阶压控电压源低通滤波电路 11
第三章 有源低通滤波器的设计与仿真 13
3.1Multisim软件简介 13
3.2有源低通滤波器的设计 13
3.2.1有源低通滤波器电路参数设计 13
3.3有源低通滤波器的仿真设计 14
3.3.1有源低通滤波器的通带增益仿真分析 14
3.3.2有源低通滤波器的截止频率仿真分析 15
3.3.3有源低通滤波器的衰减速率仿真分析 16
3.3.4通带增益影响滤波特性仿真分析 16
结束语 18
致 谢 19
参考文献 20
第一章 引言
1.1课题研究背景及意义
滤波器技术在现在生活中广泛应用。其具有频率选择的功能，可以使有用的频率信号通过、抑制或者衰减，滤掉不用传送频率范围内的信号。在通信等领域有着重要的作用。无论是在出路信号的分析以及技术方面，滤波器是其中的一个重要部分。实际上，在各个电子系统中，不仅简单的放大器系统需要滤波器，复杂的数字信号处理系统也需要滤波器。然而在生活中，所有的模拟系统都会受到噪声和外界 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
的干扰，所以，滤波器就常常被用来消除多余的噪声和抑制外界对自身系统的干扰。
在数字化越来越明显的今天，模拟滤波器依然有着不可被替代的重要作用。滤波器在的好坏直接决定了一个系统的性能如何以及一个产品的好坏，同时也决定了信号能否有效、安全的传递，而且在电子部件中的滤波器的使用和它的技术都是相对复杂的。所以，各国在滤波器的研究方面都比较重视。长期发展以来，人们用有源滤波电路代替了无源滤波电路，这样可以很好地减小电路的成本以及规模。有源滤波器的发展前景也比较受大家关注，随着技术的发展，分立元件中高性能有源器件渐渐的出现，比如运算放大器的出现，使得有源滤波器的设计得到了很大的发展。当单片有源滤波器的出现，让滤波器集成又达到了新的阶段。与此同时，半导体技术的快速发展使得人们开始思考需要把滤波器进行集成。之后，由于单片运算放大器的出现，有源滤波器避免了电感元件带来的非线性化等缺点，但是，因为电阻和电容的尺寸较大导致了成本较高，增加了集成的难度。我们在设计滤波器的时候，为了使得幅频特性接近理想，滤波效果好，可以选择高阶滤波电路，但是阶数越高，用到的元器件越多，准确的选择以及确定各个元器件的参数并进行调试是相对困难的，如果使用普通的实验设计方法需要花费大量的时间和成本设计，而且也很难解决问题。因此，研究滤波器的设计具有很大的实际意义。
1.2国内外研究现状
在美国科学家和德国科学家的不懈努力下发明了无源滤波器。第二年，美国出现了第一个多路复用系统。由于生产和材料的整合，无源滤波器有了新的发展突破，滤波技术变得越来越成熟。随着信息技术愈加发达，现今已经开发了各种滤波器，有源滤波器以及数字滤波器等等的滤波器得到了快速的发展。无源滤波器也逐渐改善它的缺点，朝着稳定可靠、小体积和多功能的方向靠拢。到20世纪后期，这些滤波器的整体集成已经得到开发和应用。在80年代，我们研究了各种新的滤波器。并且努力提高滤波器的性能，逐步扩大范围。自20世纪90年代以来，我们一直致力于在各种产品中使用不同的滤波器。当然，对过滤器本身的研究仍在进行中。
我国现如今有的滤波器种类基本上对于各种的电信设备都能满足其要求。从整体上来看，我国的有源滤波器的发展状况没有无源滤波器的速度快，有源滤波器还没有被大量的应用。20世纪50年代末，滤波器在各国广泛使用，主要用于电话滤波器和报路滤波器。经过半个世纪的发展，在开发以及生产应用方面，我国的滤波器已经进入国际发展阶段。但是，由于缺乏专门的研究机构，技术和材料的开发跟不上中国的发展节奏，许多新的应用滤波器和国际发展有一定的差距。
综上所述，根据RC有源滤波器的各种改变，都去除了电感，也不具有无源滤波器体积大等缺点。随着集成运放的不断发展和完善，有源滤波器在电子电路的应用中更加广泛。当然，有源滤波器还需要进一步的研究，例如对于单片集成方面的研究，理想运放和实际特性存在偏差的研究，一些影响有源滤波器性能等问题依然等待解决。
第二章 有源低通滤波器
2.1滤波器的基本概念
滤波电路是一种既能使有用频率信号通过又能抑制无用频率分量的电路。一般来说，电子电路的输入信号中有许多频率分量。其中有必要的频率分量和无用的频率分量，无用的频率分量对电子电路的工作有不利影响。滤波的目的是选择有用的信号频率分量，即指使有用的频率信号的一部分平稳通过，而无用的频率信号的另一部分则尽可能急剧衰减。滤波器中，通带指的是能够通过信号的频率范围，阻带指的是受阻或者使信号衰减的频率范围，截止频率指的是通带和阻带之间的界限频率。低通滤波器在低频0fH之间为通带，频率高于fH时为阻带，所以截止频率为上限频率fH。
理想情况下，滤波器通带内的幅频特性曲线应该是平坦的，通带增益为常数；而阻带内增益为零，信号被完全衰减。实际滤波器在通带向阻带过渡的时候，不是陡直的，而是有一定的衰减速度，衰减速率越快，滤波器的幅频特性越靠近理想。所以实际截止频率为比通带增益下降3dB时所对应的频率。
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