模拟电子技术仿真作业

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1、二阶状态变量型滤波器幅频特性的研究学院：电气工程及自动化学院专业：测控技术与仪器姓名：学号：2011/6/29二阶状态变量型滤波器幅频特性的研究1•研究内容研究状态变量型滤波器的幅频特性及其主要性能参数（等效品质因数Q、通带增益A叩、特征频率fo）对滤波性能的影响。用仿真软件中的波特仪（XBP1）分別测量当（REkQ、10kQ时的幅频特性，测量f=fo处的电压增益。2•仿真电路反相输入的状态变量型滤波器如图1所示。XFG10R129kQR11Wr29kC杯—?9kQC1dl-10nF15.8kQ彳131uTU10OPAMP3TVIRTUALOPAMP3T_

2、VIRTUAL~^N_81OkQR7OFAMP3TVIRTUALR5丄1OkQ29kC1OkQ10kQR10°PM1OkQ4-INOUTOUTIN111P3TVIRTU/1XBP4INOUT4・0H图1反相输入的状态变量型滤波器图3•仿真结果滤波器的幅频特性曲线如图2所示。电路测试结果如表1所示。令BodePlotter-XBP2«1mHz-211.617dBModeMagnitudeHorizontalPhase

3、VerticalFh

4、GHzF(30i厂

5、mHzj

6、-200

7、dBControlsLogLinLogLinReverse

8、Save

9、Set+

10、QInA-+Out(♦一夕BodePlotter-XBPl(a)uol的幅频特性((R5=lkQ)+C?In(♦-+Out<(b)uo2的幅频特性((R5=lkQ)ModeMagnitudeHorizontalI

11、1

12、mHzJ

13、-200

14、dB-ControlsReverseSave

15、Set…VerticalLogUn(c)uo3的幅频特性(R5=10kQ)(d)uo4的幅频特性(R5=10kQ)图2状态变量型滤波器幅频特性的测试表1反相输入的状态变量型滤波器的测试结果滤波器的输出(r5/kQ特征频率f0/Hz通带增益Aup/dBf=fo处的电压增益/dB品

16、质因数Q咼逋UO1110000.00520.15610.181带通U°21100020.21420.21410.249低通uo310100002.3731.314带阻U°41010000-10.2821.4254•结论幅频特性的测试结果显示状态变量型滤波器能同时提供多种响应，其输出端U（）i为高通滤波输出，U°2为带通滤波输出，U（）3为低通滤波输岀，Um为带阻滤波输出。四种响应在仁f°处的电压增益均与Q有关，增大Rs的阻值，则Q减小，但电路的通带增益和f°不受R5阻值变化的影响，如图2（a）、（c）所示。当R5=lkQ、10kQ时，计算得到Q值分别为10

17、和1.3,与测试结果（波特图上的指针位置所对应的测量数据）近似相等。值得注意的是，运放A4构成了差分比例反放大电路，用输入山带通输出u°2来实现带阻响应。综上所述，仿真结果与理论结果一致,状态变量型滤波器的3个特性参数可以独立调节，互不影响。