无源高通滤波电路设计和Multisim仿真
无源滤波器的设计及仿真研究
无源滤波器的设计及仿真研究无源滤波器是一种滤波器，以被动元件（电阻、电感、电容等）构成，不需要外部电源驱动。
它在许多电子电路中被广泛应用，可以对电路信号进行滤波、放大、衰减等处理。
在本篇文章中，我们将介绍无源滤波器的设计及仿真研究方法。
首先，无源滤波器的设计需要确定滤波器的类型和特性。
常见的无源滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
根据实际需求选择合适的滤波器类型。
其次，根据设计要求和滤波器类型选择合适的滤波器传输函数。
传输函数可以决定滤波器的频率响应特性。
常见的传输函数有巴特沃斯(Butterworth)、切比雪夫(Chebyshev)、椭圆(Elliptic)等。
接下来，根据选择的传输函数和滤波器类型，推导滤波器的网络结构。
无源滤波器的网络结构可以通过阻抗转换、阶梯电阻网络和π型网络等方法实现。
设计完成后，使用电路仿真软件进行无源滤波器的仿真研究。
常用的电路仿真软件有Multisim、PSPICE、LTspice等。
通过仿真研究，可以验证设计的滤波器的性能是否符合要求，进一步优化设计。
在电路仿真软件中，可以设置滤波器的输入信号和理想频率响应，然后观察输出信号的频率响应特性。
根据仿真结果，可以进行一系列的分析和优化，例如：调整电路元素数值、改变滤波器阶数、改变滤波器类型等。
最后，对设计完成的滤波器进行实验验证。
通过实验测量滤波器的频率响应特性，与仿真结果进行比较，评估滤波器的性能。
若有差异，可以进一步对滤波器进行调整和优化。
总结起来，无源滤波器的设计及仿真研究可以分为确定滤波器类型、选择传输函数、推导网络结构、电路仿真研究和实验验证等步骤。
通过设计和仿真优化，可以得到性能符合要求的滤波器。
滤波的multisim仿真
滤波的Multisim仿真1. 引言在电子电路设计中，滤波器是一种常用的电路组件，用于去除信号中的噪声或者选择特定频率范围内的信号。
滤波器可以通过不同的滤波算法和电路结构来实现，其中Multisim是一款常用的电子电路仿真软件，可以用于设计和验证各种类型的滤波器。
本文将介绍如何使用Multisim进行滤波器的仿真。
首先会详细介绍Multisim软件的基本操作和界面布局，然后会以一个低通滤波器为例，演示如何利用Multisim进行仿真并分析其输出结果。
2. Multisim软件介绍Multisim是由美国国家仪器（National Instruments）公司开发的一款集成电路设计与仿真软件。
它提供了丰富的元件库和强大的仿真功能，能够帮助工程师们快速设计、验证和优化各种类型的电子电路。
Multisim软件具有直观友好的用户界面，可以轻松实现原理图绘制、参数设置、仿真运行等操作。
它支持多种不同级别的模型库，并且提供了多种仿真分析工具，如直流分析、交流分析、传递函数分析等，可以满足不同需求的设计和验证任务。
3. Multisim的基本操作3.1 界面布局Multisim的界面主要由以下几个部分组成：•工具栏：提供了常用的绘图工具和仿真控制按钮。
•元件库：包含了各种类型的电子元件，可以从中选择并拖放到原理图中。
•原理图编辑区：用于绘制电路原理图。
•参数设置区：用于设置元件的参数和仿真条件。
•输出窗口：显示仿真结果和错误信息。
3.2 元件选择与连接在Multisim中，可以通过从元件库中选择合适的元件，并将其拖放到原理图编辑区来构建电路。
常见的电子元件如电阻、电容、电感等都可以在Multisim中找到。
连接元件时，只需将鼠标指针移动到一个元件上的引脚上，并拖动至另一个元件的引脚上即可完成连接。
Multisim会自动判断引脚之间是否存在合适的连接关系，并进行连线。
3.3 参数设置与仿真运行在设计滤波器之前，需要为每个元件设置合适的参数。
RCR无源高通滤波器
4.结果分析
从交流分析的Cursor栏可知，当x1=0时，y1=0.5037（m的单位对应 ），x2=10时，y2=0.707，满足设计要求。
5.加负载电阻
模栏可以看出，加入负载电阻后滤波器的交流波形发生了变化，x2≈10HZ时，y2减小，即截止频率发生了右移。
无源高通滤波器设计及Multisim12仿真
1.设计要求
2.参数计算
f=0HZ时，Vout/Vin=0.5，有两个电阻构成分压电路，采用的是下图的结构，且R1=R2，设计时取f=10HZ时对应-3dB，因此f0=10/ =7.07HZ，在实际选取时R1，R2选小以减小负载电阻对滤波电路的影响，取R1=R2=1K，C= PF=22.5uF。
无源高通滤波器设计及multisim12仿真参数计算f0hz时voutvin05有两个电阻构成分压电路采用的是下图的结构且r1r2设计时取f10hz时对应3db因此f0102707hz在实际选取时r1r2选小以减小负载电阻对滤波电路的影响取r1r21kc结果分析从交流分析的cursor栏可知当x10时y105037m的单位对应10加负载电阻模型
6.改变电阻电容参数
模型：
改变R1、R2的阻值，使R1=R2 对应改变C1的阻值，使滤波器的截止频率不变
交流分析：
通过波形可知，当x2≈10HZ时，y2≈0.707，即加入负载电阻后滤波器的截止频率几乎不变。
7.结论
当滤波器的电阻远小于负载电阻时，滤波器的交流特性不会发生改变，这也是要做有源滤波的原因，因为有源滤波相当于负载无穷大，在选滤波电阻时不用考虑负载电阻的影响。
基于Multisim的有源滤波器设计与仿真
仿真结果
高阶滤波器（课后阅读）
SECTION 88 P473 期末课程设计率和品质因数
1、特征频率是使得系统频响表达式简介的特殊频率点，对二阶滤波 器而言，特征频率使得分母中实部为0； 2、品质因数Q定义为特征频率处增益的模除以中频增益的模；
用Q和特征频率f 0 表达截止频率f c
MATLAB计算公式K = sqrt(4*Q*Q-2+sqrt(4-16*Q*Q+32*Q*Q*Q*Q))/(2*Q);
基于Multisim的有源滤波器 设计与仿真
滤波器形态分类
模拟滤波器的实现方法-无源滤波
1、无源滤波器是只用无源器件组成的滤波器，如电阻、电容等； 2、适合大电压和电流以及超高频率；价格便宜，电路相对简单； 3、实现级联困难，受负载影响大。
有源滤波器
1、有源滤波器含有源器件，必须额外供电才能工作； 2、引入负反馈和放大环节，轻松实现较为复杂的滤波器，适合小信号和中低频 率段； 3、轻松实现级联，能够有效隔离负载对滤波器的影响。
4元件二阶SK型低通滤波器
滤波器设计1
1、二阶低通滤波器有三个关键参数 中频增益，特征频率f0以及品质因数Q ； 2、先确定电容，再确定电阻； 3、满足约束。
滤波器设计2-电阻电容的计算与约 束
滤波器设计3-举例
滤波器设计3-举例
滤波器设计3-举例
MATLAB数学计算
MULTISIM电路仿真
最详细最好的Multisim仿真教程
第13章Multisim模拟电路仿真本章Multisim10电路仿真软件，讲解使用Multisim进行模拟电路仿真的基本方法。
目录1. Multisim软件入门2. 二极管电路3.基本放大电路4.差分放大电路5. 负反馈放大电路6.集成运放信号运算和处理电路7.互补对称（OCL）功率放大电路8.信号产生和转换电路9.可调式三端集成直流稳压电源电路13.1 Multisim用户界面与基本操作Multisim用户界面在众多的EDA仿真软件中，Multisim软件界面友好、功能强大、易学易用，受到电类设计开发人员的青睐。
Multisim用软件方法虚拟电子元器件与仪器仪表，将元器件和仪器集合为一体，是原理图设计、电路测试的虚拟仿真软件。
Multisim来源于加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technologies，简称IIT公司）推出的以Windows为基础的仿真工具，原名EWB。
IIT公司于1988年推出一个用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件Electronics Work Bench（电子工作台，简称EWB），以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用而得到迅速推广使用。
1996年IIT推出了EWB5.0版本，在EWB5.x版本之后，从EWB6.0版本开始，IIT对EWB进行了较大变动，名称改为Multisim（多功能仿真软件）。
IIT后被美国国家仪器（NI，National Instruments）公司收购，软件更名为NI Multisim，Multisim经历了多个版本的升级，已经有Multisim2001、Multisim7、Multisim8、Multisim9 、Multisim10等版本，9版本之后增加了单片机和LabVIEW虚拟仪器的仿真和应用。
下面以Multisim10为例介绍其基本操作。
图13.1-1是Multisim10的用户界面，包括菜单栏、标准工具栏、主工具栏、虚拟仪器工具栏、元器件工具栏、仿真按钮、状态栏、电路图编辑区等组成部分。
Multisim电路仿真实验
仿真错误
遇到仿真错误时，首先 检查电路原理是否正确 ，然后检查元件库是否
完整。
界面显示问题
如果界面显示异常，可 以尝试调整软件设置或
重启软件。
导出问题
在导出电路图或仿真结 果时出现问题，检查文 件路径和格式是否正确
。
THANKS
分析实验结果，验证电路的功 能和性能是否符合预期。
如果实验结果不理想，需要对 电路进行调整和优化。
04
电路仿真实验分析
实验数据整理
1 2 3
实验数据整理
在Multisim中进行电路仿真实验后，需要将实验 数据导出并整理成表格或图表形式，以便后续分 析和处理。
数据格式
数据整理时需要确保数据的准确性和完整性，包 括电压、电流、电阻、电容、电感等参数，以及 仿真时间和波形图等。
数据存储
整理好的数据应妥善存储，以便后续查阅和引用。
数据分析与处理
数据分析
对整理好的实验数据进行深入分 析，包括参数变化趋势、波形图 特征等，以揭示电路的性能和特 性。
数据处理
根据分析结果，对数据进行必要 的处理，如计算平均值、求取标 准差等，以得出更准确的结论。
误差分析
分析实验数据中可能存在的误差 来源，如测量误差、电路元件误 差等，以提高实验的准确性和可 靠性。
Multisim软件
Multisim软件是进行电路仿真实验的核心工具，用户可以在软件中创建电路图、设置元件参数、 进行仿真实验等操作。
实验电路板
实验电路板是用来搭建实际电路的硬件设备，用户可以在上面放置电路元件、连接导线等，实现 电路的物理连接。
元件库
Multisim软件提供了丰富的元件库，用户可以从元件库中选择需要的元件，将其添加到电路图中 ，方便快捷地搭建电路。
基于Multisim的高通滤波器的设计与仿真分析
U觶 2=U觶 3=U觶 0，U觶 4=U觶 i
（10）
联 立 以 上 方 程 式 得 公 式 方 程 （12 ）进 行 分 析 ，结 果 方 程 ：
U觶 0 U觶 i
=
C1
C2
R1
C1 C2 R1 R2 S2 R2 S2+（C1 R2+C2
R2）+1
设 s=jω，相应 s2=（jω）2，带入电压转移函数（3）。
2013 年 1 月 Jan. 2013
基于 Multisim 的高通滤波器的设计与仿真分析
曾 凡， 黄 娟， 李勇峰， 张伟敬 （西藏大学 工学院， 西藏 拉萨 850000）
摘要： 高通滤波为实现高频信号能正常通过，而低于设定临界值的低频信号则被阻隔、减弱。 但是阻隔、减弱的幅度
则会依据不同的频率以及不同的滤波程序而改变。 文中阐述了对电压转移函数推导分析及电路性能的要求，并利用
高通滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二
对上述公式（1）结合巴特沃斯 滤波 器 的 逼近 方 法 对通 用
端 口 网 络 ，它 允 许 输 入 信 号 中 高 于 某 频 率 的 信 号 通 过 ，而 衰 表达式（2）进行转换。
减或抑制小于此频率的信号。 可以对频率和大小实现动态补 偿，对补偿对象的变化有极快的响应速度。 补偿无功功率时 不需要储能元件，补偿谐波时所需要的储能元件不大装置可 以仅输出所需要补的高次谐波电流， 不输出基波无功功率， 不但减小了有源滤波器的总容量，还可以避免轻负荷时发生 无功倒送现象。 有源高通滤波器由相同 RC 元件及有源器件
图 1 为 在 Multisim 环 境 中 建 立 的 电 路 模 拟 图 ， 由 电 容 C1、C2，电 阻 器 R1、R2 以 及 运 放连 接 而 成 。 在 电 路 中 对 其 进 行 参数要求设计。
无源高通滤波电路设计和Multisim仿真
无源高通滤波电路设计和Multisim仿真1.设计要求2.计算-3dB对应的f0=12πRC ，本设计中要求-3dB对应的频率为10Hz，RC=12πf0=12π∗10=0.0159，确定一个R值，可以算出对应的电容值。
负载的阻抗最小为10k Ω，现在我们通过仿真验证下选不同电阻值的滤波效果。
先取R=100K，计算可得C=0.159uF，取C=0.15uF。
3.仿真图a)R=100K，C=0.15uF仿真图交流分析由Cursor栏可知，x1=9.9831HZ时，y1≈0.085，远没有达到0.707，x2≈20HZ时，y2≈0.175，远没有达到1，后面取不同电阻和电容值时分析方法和本参数下类似，不再详细叙述。
b)取R=10K，C=1.5uF，交流分析c)R=1k，C=15uF，交流分析d)R=0.1k，C=150uF，交流分析由上面几组的仿真参数可知，在RC乘积不变的情况下，减小电阻值，增大电容值，x1=10HZ时，y1逐渐接近0.707，x2=20HZ时，y2逐渐接近1，即滤波电阻与负载电阻的比值越小时，滤波效果越好，即负载电阻对滤波电路造成的影响越小。
e)去掉10K的负载电阻，交流分析和d组参数对比可知，去掉负载电阻后，x1=10HZ，x2=20HZ时，y1和y2都有所增加，即增加负载电阻后，滤波电路的截止频率会向右移。
其实很容易理解，因此加上的负载电阻和滤波电路的电阻并联，并联后的阻值减小，导致截止频率增大。
f)R=0.1k，C=159uF，交流分析前面的参数中C取的是近似值，导致x1=10HZ，y1不等于0.707，x2=20HZ，y2不等于1，取R=0.1k，C=159uF 后，通过Cursor栏可知，x1=10HZ，y1=0.706，已经非常接近0.707，达到滤波要求。
4.采用R和C并联结构的滤波电路仿真图a)R=100k，C=0.15uFb)R=10K，C=1.5uFc)R=1k，C=15uFd)R=0.1k，C=150uFe)去掉10k电阻5.结论通过对比两种滤波电路可知，采用传统的高通滤波电路滤波效果好，滤波电阻的阻值远小于负载电阻时滤波效果好。
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无源高通滤波电路设计和Multisim仿真1.设计要求
2.计算
-3dB对应的f0=1
2πRC ，本设计中要求-3dB对应的频率为10Hz，RC=1
2πf0
=
1
2π∗10
=0.0159，确定一个R值，可以算出对应的电容值。
负载的阻抗最小为10k Ω，现在我们通过仿真验证下选不同电阻值的滤波效果。
先取R=100K，计算可得C=0.159uF，取C=0.15uF。
3.仿真图
a)R=100K，C=0.15uF
仿真图
交流分析
由Cursor栏可知，x1=9.9831HZ时，y1≈0.085，远没有达到0.707，x2≈20HZ时，y2≈
0.175，远没有达到1，后面取不同电阻和电容值时分析方法和本参数下类似，不再详细叙述。
b)取R=10K，C=1.5uF，交流分析
c)R=1k，C=15uF，交流分析
d)R=0.1k，C=150uF，交流分析
由上面几组的仿真参数可知，在RC乘积不变的情况下，减小电阻值，增大电容值，x1=10HZ时，y1逐渐接近0.707，x2=20HZ时，y2逐渐接近1，即滤波电阻与负载电阻的比值越小时，滤波效果越好，即负载电阻对滤波电路造成的影响越小。
e)去掉10K的负载电阻，交流分析
和d组参数对比可知，去掉负载电阻后，x1=10HZ，x2=20HZ时，y1和y2都有所增加，即增加负载电阻后，滤波电路的截止频率会向右移。
其实很容易理解，因此加上的负载电阻和滤波电路的电阻并联，并联后的阻值减小，导致截止频率增大。
f)R=0.1k，C=159uF，交流分析
前面的参数中C取的是近似值，导致x1=10HZ，y1不等于0.707，x2=20HZ，y2不等于1，取R=0.1k，C=159uF 后，通过Cursor栏可知，x1=10HZ，y1=0.706，已经非常接近0.707，达到滤波要求。
4.采用R和C并联结构的滤波电路
仿真图
a)R=100k，C=0.15uF
b)R=10K，C=1.5uF
c)R=1k，C=15uF
d)R=0.1k，C=150uF
e)去掉10k电阻
5.结论
通过对比两种滤波电路可知，采用传统的高通滤波电路滤波效果好，滤波电阻的阻值远小于负载电阻时滤波效果好。