模拟电子技术配套教学课件ppt王连英电子教案习题解答模拟电子技术 教学课件 ppt 作者 王连英电子教案习题解答 仿真第6章.doc

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1、第6章6.6　有源低通滤波电路Multisim仿真滤波电路的作用实质上就是“选频”，即允许某些频率的信号可从电路中顺利通过，而将另外一些频率的信号滤除。为了补偿信号在传输过程中的损耗及提高电路带负载的能力，在无源低通RC滤波电路和负载之间加入一个高输入电阻、低输出电阻的集成运算放大电路，就构成了一个有源低通滤波电路。1、一阶低通有源滤波电路Multisim仿真一阶低通有源滤波电路如图6.4.2（a）所示。其中，由RC低通电路构成的选频网络的作用是确定电路的截止频率，由式（3.4.4）可知，其所限定的上限截止频率为MH

2、z≈159.155kHz由于引入了深度负反馈，电路中的集成运算放大电路工作在线性区，其通带电压放大倍数为＝2，Avf（dB）≈6.021dB，当f＞＞fp时，理论上的幅频特性曲线，通带截止频率fp＝fH≈159.155kHz，在过渡带按－20dB/十倍频斜率下降。在Multisim中构建一阶低通有源滤波电路，如图6.6.1（a）所示。集成运放取用741　，其电源电压为±15V，Multisim软件默认为电源7、4端已接电源。用Multisim8中的波特图仪测试的通带电压放大倍数为6.02dB，移动游标至Avf下降3d

3、B的位置，测得上限截止频率约为130.318kHz，对应的幅频特性曲线和相频特性曲线分别如图6.6.1（b）、6.6.1（c）所示。由图6.6.1（b）所示的幅频特性曲线可以看出，一阶低通有源滤波电路虽然可以滤除fp以上的高频信号，但与理想的幅频特性曲线差距较大。在理想情况下，希望当f＞fp时，电压放大倍数立即降为零，而一阶低通有源滤波电路的对数幅频特性曲线只是以－20dB/十倍频的缓慢速度下降，过渡带较宽。图6.6.1　一阶低通有源滤波电路（a）仿真电路　（b）幅频特性曲线　（c）相频特性曲线（a）（c）（b）2、

4、二阶压控电压源低通滤波电路Multisim仿真若在图6.6.1（a）所示的一阶低通有源滤波电路中使输入信号通过两级RC低通滤波网络后，再接到集成运放的同相输入端，则滤波电路的幅频特性曲线将以－40dB/十倍频的速度下降，与一阶低通有源滤波电路相比，其下降的速度将提高一倍，从而使其滤波特性更接近于理想的情况。二阶压控电压源低通滤波电路如图6.6.2（a）所示。在简单的二阶低通有源滤波电路中可将RC低通滤波网络中的两个电容器的下端不接地，而是连接到集成运放的输出端，这种接法相当于引入了一个正反馈，从而使输出信号在高频段迅

5、速下降。由理论推导可知，图6.6.2（a）所示二阶低通滤波电路的通带截止频率、通带电压放大倍数、等效品质因数分别为fp≈MHz≈159.155kHz＝2，Avf（dB）≈6.021dB，≈1在Multisim中构建二阶压控电压源低通滤波电路，如图6.6.2（a）所示。用波特图仪测试的通带电压放大倍数为6.02dB，移动游标至Avp下降3dB的位置，测得上限截止频率约为160.171kHz，对应的幅频特性曲线和相频特性曲线分别如图6.6.2（b）和图6.6.2（c）所示。由图6.6.2（b）所示的幅频特性曲线可以看出，

6、当f＞fp时，其电压放大倍数下降的速度更快，约为一阶低通有源滤波电路的2倍，具有更好的低通滤波特性。图6.6.2　二阶压控电压源低通滤波电路（a）仿真电路　（b）幅频特性曲线　（c）相频特性曲线（a）（c）（b）对于二阶有源低通滤波电路，其等效品质因数Q的大小对电路的幅频特性影响较大，Q值愈大，则f＝fp时的｜｜值也愈大。当Q＝1时，即可保持通带的增益，又能使高频段的电压放大倍数快速地衰减，同时还避免了在f＝fp处幅频特性曲线产生一个较大的凸峰，因此滤波的效果较好。在Multisim8中执行Simulate/Anal

7、yses/ParameterSweep…指令，在弹出的参数设置对话框SweepParameter区中，设置反馈电阻Rf为分析对象，因为Rf的变化将影响等效品质因数Q的大小。在PointstoSweep区中设置扫描的初始值为2kΩ，终值为4kΩ，点数为3，步进数为1kΩ。在Output选项中设置输出端VO（节点$3）为分析节点，然后单击More按钮，在分析对象栏中设置选项为交流频率分析（ACAnalysis），单击Simulate按钮，即可得到不同Q值的幅频特性曲线，如图6.6.3所示。（a）（b）图6.6.3　不同R

8、f的压控电压源二阶低通滤波电路的幅频特性曲线（a）幅频特性曲线　（b）参数扫描分析结果3、讨论分析通过对一阶、二阶有源低通滤波电路的Multisim仿真分析，可以看出，滤波电路中引入RC环节愈多，阶数愈高，f＞fp时，电压放大倍数下降的速度愈高。幅频特性曲线的过渡带愈窄。压控电压源二阶低通滤波电路中反馈电阻Rf愈大，通带电压增益愈大，等效品质因