图2.12 仿真演示图 Fig 2.12 Simulation demo map
当信号源的频率为高频信号时,可由上图可知,红色输出波形通过了滤波电路。验证说明了此高通滤波仿真电路具有抑制低频信号是高频信号通过的良好性能。
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2.3 带通滤波电路 2.3.1 电路工作原理
工作原理:这种滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过,而比 通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。典型的带通滤波器 可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成如图2.13(a)
(a)电路原理图 (b)幅频特性 图2.13 带通滤波电路原理图及幅频特性
Fig 2.13 Band-pass filter circuit schematic and amplitude-frequency characteristics 电路性能参数 通带增益
中心频率f0
通带宽度:
此电路的优点是改变Rf 和R4 的比例就可改变频宽而不影响中心频率。
2.3.2带通滤波电路仿真
(1)元器件选取
仿真电路所用元器件及选取途径如下。
1.接地:Place Source→POWER_SOURCES→GROUND,选取电路中的接地。 2.信号源:Place Source→SIGNAL_VOLTAGE_SO→AC_VOLTAGE.
3.电阻:Place Basic→RESISTOR,选取27.4kΩ、10kΩ、20kΩ、47.5kΩ。
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4.电容:Place Basic→CAPACITOR,选取10nf、47nf。 5.运算放大器(3554BM):Place Analog→OPAMP→3554BM。 6.虚拟仪器:从虚拟仪器栏调去波特图仪XBP1、XSC1。 (2)电路组成
将选择好的运算放大器3554BM、交流电源、信号源、电阻、电容、波特图仪、示波器等放置在仿真软件工作窗口合适的位置,创建二阶有源带通滤波器仿真电路,带通滤波器电路仿真电路图如图2.14所示
图2.14二阶有源带通滤波器电路
Fig 2.14 Second-order active band-pass filter circuit
单击Multisim仿真按钮,打开波特仪操作面板得到二阶带通滤波器的幅频特性如下图2.15所示
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图2.15二阶有源带通滤波器幅频特性
Fig 2.15 Second-order active bandpass filter amplitude-frequency characteristics
图2.16二阶有源带通滤波器AC Analysis仿真分析结果
Fig 2.16 Second-order active bandpass filter AC Analysis simulation results
2.4 带阻滤波电路 2.4.1 带阻滤波电路特性
电路的性能和带通滤波器相反,即在规定的频带内,信号不能通过(或受到很大衰减或抑制),而在其余频率范围,信号则能顺利通过。在双T 网络后加一级同相比例运算电路就构成了基本的二阶有源BEF。
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图2.17带阻滤波器电路原理图
Fig 2.17 Band-stop filter circuit schematic
带阻滤波器电路原理图如图2.17所示,由节点导纳方程可以导出电路的传递函数为
或
式中
如果Auf=1,则Q=0.5,增加Auf,Q将随之升高。当Auf趋2时,Q趋向无穷大。因此,Auf越接近2,|A|越大,可使带阻滤波器的选频特性越好。式子为带阻滤波器传递函数的典型表达式。其中,Wn为中心角频率,而Q则称为等效品质因数。
2.4.2带阻滤波电路仿真
(1)元器件选取
仿真电路所用元器件及选取途径如下。
1.接地:Place Source→POWER_SOURCES→GROUND,选取电路中的接地。 2.信号源:Place Source→SIGNAL_VOLTAGE_SO→AC_VOLTAGE.
3.电阻:Place Basic→RESISTOR,选取5.1kΩ、10kΩ、210kΩ、49.9kΩ。 4.电容:Place Basic→CAPACITOR,选取1nF。
5.运算放大器(3554BM):Place Analog→OPAMP→3554BM。 6.虚拟仪器:从虚拟仪器栏调去波特图仪XBP1。
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