基于Multisim的多功能滤波器电路的仿真 毕业设计(6)

2019-09-01 19:56

(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、波特图仪等放置在仿真软件工作窗口合适的位置,创建二阶有源带阻滤波器仿真电路,带阻滤波器电路仿真电路图如图2.18所示

图2.18二阶有源带阻滤波器仿真电路

Fig 2.18 Second-order active band-stop filter simulation circuit

2.4.3 仿真分析

单击Multisim仿真按钮,打开波特仪操作面板得到二阶高通滤波器的幅频特性如下图2.19所示

图2.19二阶有源带阻滤波器幅频特性图

Fig 2.19 Second-order active band-stop filter amplitude-frequency characteristic

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对二阶有源带阻滤波器进行AC Analysis,可用2.2.3小节中二阶有源高通滤波器的AC Analysis分析步骤进行适当的操作。分析可得到它的交流分析数据如下图2.20所示

图2.20带阻滤波器电路AC Analysis分析

Fig 2.20 Band-stop filter circuit the AC Analysis Analysis

2.5多功能滤波器 2.5.1设计目的及要求

设计仿真一种可以低通、高通、带通、带阻的多功能滤波器电路。确定电路参数,选择电路方案,完成对确定方案电路的设计,利用Multisim构造电路图进行仿真分析,得出仿真结果结论。

2.5.2参数的确定

要实现多功能具有高通、低通、带通、带阻功能的滤波器电路,就需要有四个运算放大器,每个运算放大器的输出端电压为U01,U02,U03,U04,那么有计算参数如下:

U

01?RR45?R(1?5R||R1R23)U02?RUR21i?RUR2303

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U02??1SRCU01

U03??U041SRCU02

????R8U03???R7RUR86??02??

由以上各式可以得到A,B,C,D四个输出端口的电压增益分别为:A01,A02,A03,A04以下各式为电压增益的复频域表示。

?22A?U01RRS101U??A???S2iS2?R225?2R?RR0??1?R20?S2??034?RS?5??R?R?3R1??QS??20

R21??SA?U02U?R1RCSA?0002iS2?R2?2?5?1?R2?R2???Q?S2??0S??2R0RR0034?RS5????R3R1??Q?R

220A1??U0303U?R?A?0??20iS2?R22R520?RS?R??R?0??1?R?R2??RS2??03453R?1??QS??20R

2(S2?20)22A?U04104U?R??S?0iS2?R2252R??RRS????1?RR2?0?R0???RS2???0S?3453R1??Q?20

1?R5?R2?R2?QR?14?R?5?R??R31??

R1?R2?R3?R4?R5?R6?R7?R8?R?10K?

C1?C2?0.01?f

?10?RCQ?0.66|A?0?|?|A???|?1(0dB)A(?0)?0.66(3.6dB)

下图为各电压增益关于角频率ω的函数图像

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图2.21 多功能滤波器各个端口电压增益与角频率的函数关系

Fig2.21 Voltage gain and ωo relationship of the various ports of multi-function filter function 由图2.21与图2.22可以看出A端口输出电压在高频输入时正常输出,低频时信号被衰减,因此具有高通特性。B端口输出电压在低频与高频输入时都被衰减,因此具有带通特性。C端口输出电压在高频输入时被衰减,因此具有低通特性。D端口输出电压在中频输入时被衰减,因此具有带阻特性。综合以上分析,多功能滤波电路可以同时实现高通、带通、

低通、带阻四种滤波特性。滤波电路的截止频率为

f0?12?RC,以上的各个公式构成了确定

多功能有源滤波器电阻,电容的原则。若改变滤波器的高低通截止频率,可调节电路中电容值或电阻值。

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2.5.3电路图的设计

图2.22多功能滤波器电路原理图

Fig 2.22Multifunction filter circuit schematic

2.5.4仿真分析

首先在软件工作区绘制电路源理图,并确定个电路元件的值,如图所示。采用不同频率的输入信号,观察A,B,C,D四个输出端口的输出电压波形。其中A为高频输出,B为带通输出,C为低通输出,D为带阻输出。

把两个频率不同的正弦信号通过电压加法器A1叠加在一块,用一个四通道示波器分别显示高通、带通、低通、带阻滤波器的信号输出。

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