哈工大模擬電子技術(shù)大作業(yè)二

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1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)大作業(yè)二階壓控型低通濾波器哈爾濱工業(yè)大學(xué)姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：年月日6二階壓控型低通濾波器一、實(shí)驗(yàn)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)，要求通帶增益為2，截止頻率為2kHz，可以選擇0.01μF的電容器，阻值盡量接近實(shí)際計(jì)算值。電路設(shè)計(jì)完后，畫出頻率響應(yīng)曲線，并采用Multisim軟件進(jìn)行仿真分析。二、設(shè)計(jì)過(guò)程：二階壓控型低通濾波器的基本電路如圖所示：uiuoR1RfRRC1C26則根據(jù)二階壓控型低通濾波器的頻率相應(yīng)關(guān)系：AU=Aup1-(ff0)2+j(3-Aup)ff0由于此處，題目

2、已知通帶增益為2，截止頻率為2kHz，可以選擇0.01μF的電容器。所以首先求解頻率相應(yīng)關(guān)系中固有頻率和截止頻率的關(guān)系。根據(jù)截止頻率的定義，當(dāng)：1-(ff0)2+j(3-Aup)ff0=2時(shí)，此處的幅值正好下降到最大幅值的12倍，又由于Aup=2即可列出相應(yīng)的方程有：1-ff022+ff02=2則可解得：當(dāng)ff0=1.27202時(shí)，正好滿足方程的解。由于題目中要求的電路的截止頻率為2000赫茲。所以，需要設(shè)計(jì)的電路的固有頻率：f0=2000Hz1.27209=1572.303Hz根據(jù)固有頻率的運(yùn)算公式

3、：f0=12πRC且題目中要求電容器的電容值為0.01μF，解得電阻值:R=12πf0C=10122.4Ω所以電路的各種參數(shù)如圖所示：uiuo10kΩ10.122kΩ0.01μF10kΩ10.122kΩ0.01μF6一、電路仿真此處的電路仿真，首先用Multisim連接好電路圖，對(duì)應(yīng)的電路圖截圖如圖所示：此處的電路為了驗(yàn)證二階壓控型低通濾波器的頻率響應(yīng)曲線，所以在輸入端加入的是一個(gè)交流信號(hào)源。仿真的時(shí)候，通過(guò)交流分析，計(jì)算在不同的頻率下的濾波器的放大倍數(shù)。運(yùn)算放大器選擇的是基本741運(yùn)放。仿真設(shè)置：此

4、處由于需要驗(yàn)證的頻率響應(yīng)范圍較寬，所以使用對(duì)數(shù)坐標(biāo)系，頻率范圍設(shè)置為1Hz至100kHz之間?？梢钥吹皆趯掝l域下的二階壓控型低通濾波器的頻率特性。6仿真結(jié)果：如圖所示為仿真的幅頻和相頻特性曲線：指數(shù)縱坐標(biāo)系下的結(jié)果線性縱坐標(biāo)西夏的結(jié)果如圖所示為幅頻特性曲線上兩個(gè)游標(biāo)的位置處的對(duì)應(yīng)參數(shù)：6數(shù)據(jù)分析：首先通過(guò)圖像可以明顯的看出來(lái)此電路是一個(gè)低通濾波器，只允許低頻率的信號(hào)通過(guò)，并對(duì)高頻信號(hào)有阻礙作用。在頻率超過(guò)1KHz時(shí)，在對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中幅度呈平穩(wěn)下降的趨勢(shì)，及說(shuō)明在線性坐標(biāo)系中呈現(xiàn)明顯的指數(shù)下降的趨勢(shì)。之后

5、通過(guò)游標(biāo)上的數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)頻率較小時(shí)，例如頻率為111.0336Hz時(shí)，電壓放大倍數(shù)非常接近通帶電壓放大倍數(shù)，為2.0049。與理論推倒值2非常接近。當(dāng)頻率正好到達(dá)設(shè)計(jì)的截止頻率2kHz游標(biāo)上的讀數(shù)為2.0063kHz時(shí)，放大倍數(shù)為1.4024與理論值1.4142非常接近。說(shuō)明此電路的設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)先的要求，且仿真結(jié)果與理論值符合的很好。此電路是一個(gè)通帶增益為2，截止頻率為2kHz的二階壓控型低通濾波器。四、問(wèn)題討論：此次大作業(yè)主要的問(wèn)題時(shí)在Multisim軟件的使用上遇到了一些問(wèn)題。不會(huì)使用Mult

6、isim中的交流分析功能，所以一開(kāi)始的時(shí)候只能設(shè)置幾個(gè)頻率用示波器看最后的波形幅值，但效果都不是很理想。最后在網(wǎng)上找到了相應(yīng)的方法，得到了較為理想的頻率響應(yīng)曲線。在仿真的設(shè)置選項(xiàng)中也可以找到各種不同的功能，可以找到對(duì)應(yīng)不同的坐標(biāo)系的建立方式，頻率的范圍所對(duì)應(yīng)的響應(yīng)曲線。如縱坐標(biāo)若取線性關(guān)系和指數(shù)關(guān)系兩種坐標(biāo)軸時(shí)，所出來(lái)的曲線會(huì)有一部分明顯的區(qū)別，如仿真中的結(jié)果所示。說(shuō)明在以后處理問(wèn)題時(shí)候要靈活運(yùn)用各種方法解決遇到的問(wèn)題。同時(shí)也學(xué)習(xí)了Multisim中的其他很多仿真功能，對(duì)以后的實(shí)踐也會(huì)有一定幫助。五、

7、總結(jié)：通過(guò)本次大作業(yè)，學(xué)會(huì)了正確使用仿真軟件Multisim，并且熟練了軟件的操作過(guò)程。學(xué)會(huì)了用仿真軟件快速解決實(shí)際電路設(shè)計(jì)當(dāng)中的各種問(wèn)題，對(duì)以后的學(xué)習(xí)和實(shí)踐都會(huì)帶來(lái)很大的幫助。6