二階有源低通濾波電路的設(shè)計(jì)與分析

摘要 設(shè)計(jì)一種壓控電壓源型二階有源低通濾波電路，并利用Multisim10仿真軟件對(duì)電路的頻率特性、特征參量等進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果與理論設(shè)計(jì)一致，為有源濾波器的電路設(shè)計(jì)提供了EDA手段和依據(jù)。
關(guān)鍵詞 二階有源低通濾波器；電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化；仿真分析；Multisim10

濾波器是一種使用信號(hào)通過而同時(shí)抑制無用頻率信號(hào)的電子裝置，在信息處理、數(shù)據(jù)傳送和抑制干擾等自動(dòng)控制、通信及其它電子系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。濾波一般可分為有源濾波和無源濾波，有源濾波可以使幅頻特性比較陡峭，而無源濾波設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易行，但幅頻特性不如有源濾波器，而且體積較大。從濾波器階數(shù)可分為一階和高階，階數(shù)越高，幅頻特性越陡峭。高階濾波器通常可由一階和二階濾波器級(jí)聯(lián)而成。采
用集成運(yùn)放構(gòu)成的RC有源濾波器具有輸入阻抗高，輸出阻抗低，可提供一定增益，截止頻率可調(diào)等特點(diǎn)。壓控電壓源型二階低通濾波電路是有源濾波電路的重要一種，適合作為多級(jí)放大器的級(jí)聯(lián)。本文根據(jù)實(shí)際要求設(shè)計(jì)一種壓控電壓源型二階有源低通濾波電路，采用EDA仿真軟件Multisim1O對(duì)壓控電壓源型二階有源低通濾波電路進(jìn)行仿真分析、調(diào)試，從而實(shí)現(xiàn)電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 設(shè)計(jì)分析
1．1 二階有源濾波器的典型結(jié)構(gòu)
二階有源濾波器的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，Y1～Y5為導(dǎo)納，考慮到UP=UN，根據(jù)KCL可求得



式(1)是二階壓控電壓源濾波器傳遞函數(shù)的一般表達(dá)式，式中，Auf=1+Rf／R6。只要適當(dāng)選擇Yi，1≤i≤5，就可以構(gòu)成低通、高通、帶通等有源濾波器。
1．2 二階有源低通濾波器特性分析
設(shè)Y1=1／R1，Y2=sC1，Y3=O，Y4=1／R2，Y5=sC2，將其代入式(1)中，得到壓控電壓源型二階有源低通濾波器的傳遞函數(shù)為


式(2)為二階低通濾波器傳遞函數(shù)的典型表達(dá)式。其中，ωn為特征角頻率，Q稱為等效品質(zhì)因數(shù)。