哈工大模电大作业2文档格式.doc
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按滤波器传递函数的极点数又分为一阶滤波器、二阶滤波器等。
如果滤波器仅由无源元件(电阻、电容和电感)组成,则称之为无源滤波器;
若滤波器含有有源元件(晶体管、集成运放等),则称之为有源滤波器。
由阻容元件和运算放大器组成的滤波电路称为RC有源滤波器。
由于集成运放有带宽的限制,目前RC有源滤波器的工作频率比较低,一般不超过1MHz。
1、有源低通滤波器(LPF)
低通滤波器允许输入信号中低于截止频率的低频或直流分量通过,抑制高频分量。
有源低通滤波器是以RC无源低通滤波器为基础,与集成运放连接而成。
2、二阶压控型低通滤波器
二阶压控型有源低通滤波器如下图所示。
U1
741
3
2
4
7
6
5
1
R1
1k?
Rf
R3
R2
C2
1uF
C1
图1.二阶压控型低通滤波器原理图
因为电容器C1的接地端改为接运放输出端,引入了正反馈,由于在通带内电容器视为“开路”,因此C1的改接不影响滤波器的通带电压放大倍数,即。
为简化计算,令,根据“虚短”和“虚断”特征及叠加定理可解得传递函数:
令,得滤波器的频率响应表达式:
式中,令
解得该滤波器的上限截止频率为
定义有源低通滤波器的品质因数Q为时电压放大倍数的模与通带电压放大倍数之比,即
实际应用,Q的调节范围,一般选取附近的值。
因为实验设计要求:
所以由计算可取:
三、Multisim仿真
由仿真结果可以得到电路的幅频特性,且可知截止频率1.931近似为2。
AC交流分析显示
运用Multisim的AC交流分析功能对该滤波器进行仿真分析。
显示节点后的电路如下:
图2.交流分析电路图
节点2的输出结果如下页:
幅频特性
相频特性
光标所测数据如下图
四、实验心得
测得通带的放大倍数在波特图下对应的值为6.0454dB,即,得,与题设通带放大倍数一致;
当时,放大倍数在波特图下对应的值为3.0318dB,即,得,满足截至条件,与题设截至频率一致。
二阶压控型LPF的幅频特性在f=处会出现抬升现象,此时正反馈作用最强,使该频段的闭环增益加大;
本次实验设计在误差范围内,能够满足实验设计要求。
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