电子线路计算机仿真课程设计-- 二阶压控电压源低通滤波器的设计

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1、 课程设计报告课程设计报告 （2012 /2013 学年第 一 学期） 课题名称课题名称 电子线路计算机仿真 课题代码课题代码 设计题目设计题目 二阶压控电压源低通滤波器的设计 课程名称：电子线路计算机仿真课程名称：电子线路计算机仿真 实验项目：设计一个二阶压控电压源低通滤波器实验项目：设计一个二阶压控电压源低通滤波器 特征频特征频率率 f=1KHZf=1KHZ，通带电压增益，通带电压增益 A=4A=4 姓名：姓名： 同组人姓名：同组人姓名： 专业：通信工程专业：通信工程 指导教师：指导教师： 实验日期实验日期：2013.01.072013.01.07- -2013.01.112013.01.

2、11 一、一、 实验目的实验目的 1、加深学生对相关理论课程的理解并提高学习兴趣，起到辅助教学和促进 教学的目的。 2、进行设计基本技能的训练，包括学习新的知识，查阅资料，独立设计、 上机调试与验证等。 3、培养学生独立分析问题、解决问题的能力，培养严谨的科学态度，为以 后参加工作奠定良好的基础。 二、实验原理与方法二、实验原理与方法 1. 滤波器： 常用于滤去整流输出电压中的纹波， 一般由电 抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器 C，或 与负载串联电感器 L，以及由电容，电感组成而成 的各种复式滤波电路。 2. 滤波电路传递函数定义： 2 () ( ) ()1(3)() OVF iVF V

3、SA A s VSAsC RsC R 3. 低通滤波电路： 其幅频响应图如右图所示， 图中 0 A表示低频 增益，A为增益的幅值。由图可知，它的功率是通过从零到某一截止角频率 H 的低频信号，而对大于 H 的所有频率则给予衰减，因此其带宽/ 2 H BW。 4. 二阶有源低通滤波电路： 特征角频率： 1 c R C 通带增益： 0VF AA 等效品质因数： 1 3 VF Q A 传递参数： 22 0 2222 ( ) VFcc cc cc AA A s ssss QQ (注：只有 0 3 VF AA，电路才能稳定工作，否则将产生自激震荡） 5. n 阶巴特沃斯传递函数： 0 2 () 1/ n

4、 c A Aj (注：式中 n 为阶滤波电路阶数，为 3dB 截 止角频率， 0 A为通带电压增益。 ） 6. 幅频响应： 把sj带入 22 0 2222 ( ) V Fcc cc cc AA A s ssss QQ 可得幅频响应和相频响应的表达式： 2 22 0 ()1 20 lg20 lg 1 cc Aj A Q 2 / ()arctan 1 c c Q 归一化的幅频响应曲线 三、三、 实验设计及步骤实验设计及步骤 二阶压控电压源低通滤波 电路是由两节 RC 滤波电路和同 相比例放大电路组成， 其中同相 比例放大电路实际上就是所谓 的压控电压源。 其特点是， 输入 阻抗高，输出阻抗低。如图

5、 1 图一 1.设置 R1=R2=10 K，由已知条件 0 1000fHz ，利用公式 0 1 2 f R C 算得 C=15.9nF。 2. 为减少偏置电流的影响，应尽可能使加到运放同相端对地的直流电阻与加到 反相端对地直流电阻基本相等，所以 R+R=R1*Rf/(R1+Rf)，且由公式 1 (1) fVF RAR可得，Rf=80.001K，R1=26.667K。 5.按图 1 接好电路进行仿真与调试， 在输入端接入一个交流电压源 U=1V， f=1HZ，并在电路中输入、输出两处分别接入波特图仪，观察幅频特性曲线， 验证特征频率。 6. 接入示波器显现输入输出曲线，改变 f 的值，观察曲线变化，找出原因。 四、四、 试验程序及结果截图试验程序及结果截图 （1）按照电路图用程序画出模拟电路图： （2）得到的幅频特性曲线图： 由幅频特性曲线观察可知，在大于 1000HZ 的频率下，幅频特性曲线呈下降 趋势，因此符合设计的要求，即满足 f=1KHZ，A=4。. （3）示波器图形显示： 由图可知，VA1=50.7613V，VB1=214.6580V， 即 Ao=Avf=VB1/VA1=214.6580/50.7613=4.22。虽然结果有些误差，但是在误差允 许范