简单二阶有源低通滤波器电路及幅频特性

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1、简单二阶有源低通滤波器电路及幅频特性 为了使输出电压在高频段以更快的速率下降，以改善滤波效果，再加一节RC低通滤波环节，称为二阶有源滤波电路。它比一阶低通滤波器的滤波效果更好。二阶LPF的电路图如图6所示，幅频特性曲线如图7所示。  图6二阶低通电路(LPF) 图7二阶低通电路幅频特性曲线（1）通带增益 当f=0时，各电容器可视为开路，通带内的增益为 （2）二阶低通有源滤波器传递函数根据图8-2.06可以写出 通常有，联立求解以上三式，可得滤波器的传递函数(3)通带截止频率 将s换成jω，令ω0＝2πf0=1/(RC)可得

2、  当f=fp时，上式分母的模解得截止频率：  与理想的二阶波特图相比，在超过f0以后，幅频特性以-40dB/dec的速率下降，比一阶的下降快。但在通带截止频率fp→f0之间幅频特性下降的还不够快。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

3、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

4、，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，

5、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。2二阶有源低通滤波器的设计2．1设计要求设计一个压控电压源型二阶有源低通滤波电路，要求通带截止频率fo=100kHz，等效品质因数Q=1，试确定电路中有关元件的参数值。2．2选择运放设计要求的截止频率较高，因此要求运放的频带较宽，选用通频带较宽的运放，本例选用运放3554AM，带宽为19MHz，适合用于波形发生电路、脉冲放大电路等。输出电流，达到100mA，精度高，满足设计要求。