multisim仿真教程 二阶带通滤波器ppt
二阶有源带通滤波器设计说明
.专业整理 .摘要在学习《模拟电子技术基础》的基础上，针对课程设计要求，设计一个通带为 0.833KHz 、中心频率为 5KHz 、品质因素为 6、最大增益为 2 的带通滤波器，选择有源滤波器的快速设计法为设计方案，计算出该方案需要的电阻、电容、运算放大器参数，通过 Multisim 软件仿真和电路板的制作，对所选的方案进行调试，验证方案的正确性，并将实际设计的滤波器与仿真得到的滤波器进行比较，分析误差产生的原因。
关键字：带通；滤波器；快速设计法； Multisim 仿真；调试；分析误差.专业整理 .目录引言 (3)1.设计任务及要求 (3)2.方案选择 (3)3.二阶有源带通滤波器理论设计 (4)3.1 简介 (4)3.2 工作原理 (4).专业整理 .3.3 传递函数及性能参数 (5)3.4 器件参数的选取 (6)3.5 Multisim仿真及仿真数据处理 (6)4.电路板的制作 (8)4.1 原理图和 PCB 图的绘制 (8)4.2 电路板制作过程 (9)5.电路板的调试 (10)5.1 调试的仪器 (10)5.2 调试过程及结果 (10)5.3 调试所遇到的问题 (13)5.4 调试误差分析 (13)6.结论 (13)谢辞 (15)参考文献 (16)附录·················17·····················引言本论文主要讨论信号的处理电路，其中一种电路称为模拟滤波器，模拟滤波器的主要功能是传送输入信号中有用的频率成分，衰减或抑制无用的频率成分，本文主要研究由电阻、电容和运算放大器组成的有源带通滤波电路，其原理是通过对电容、电阻参数的配置，使得模拟滤波器对频率在通带内的频率分量呈现很小的阻抗，而对频带外的频率分量呈现很大的阻抗，这样当负载电流信号通过该模拟带通滤波器的时候就可以把通带内的信号提取出来，把通带外的信号去除。
模电课设二阶带通滤波器频率特性仿真分析与彩灯电路自激多谐振荡电路讲解
1 课程设计的目的与作用1.1总体方案的选择在方案的选择：根据彩灯控制设计的情况，参考各方面的参考书，大多是运用集成芯片控制.单片机控制和自激震荡电路， 故提出以下三种电路：方案一：选用集成芯片控制图1.1.1设计流程图此构思主要用芯片控制电路使的电路中的彩灯能够闪烁。
方案二：选用单片片及控制图1.1.2设计流程图此构思主要利用单片机对电路进行控制实现电路的循环控制 方案三：选用自激振荡电路图1.1.3设计流程图运用模电知识实现彩灯效果1.2 课程设计的作用综合以上三种方案：方案一中运用的是集成芯片对电路进行控制，此种电路不能在模拟仿真软件上运行，且实验室里不一定有现成的芯片，还不能彻底理解电路的原理，故不选此方案。
方案二运用的是单片机控制电路，这种方案最常用，但是要编程序做成芯片，但现在还没学单片机，故不支持用此种做法。
方案三运用的是模拟电子的知识，所有原器件都能在实验室找到，结构清晰，原理易懂。
因此，最终确定的方案为方案三和各步骤的方案如下：1.运用二极管组成单相桥式整流电路2.电容滤波电路。
3.用三块三极管搭成自激多谐振荡器，达到交替导通和截止的目的4.彩灯电路。
2 设计任务及所用Multisim软件环境介绍2.1 Multisim软件环境介绍Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
Multisim 10启动画面图工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。
Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。
通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB 设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
二阶模拟带通滤波器的仿真和实现
滤波器是一种能够通过期望频率的信号而衰 减其他频率信号的部件，它可以分为有源滤波器和 无源滤波器两大类。有源滤波器的优点[1]是：高输 入阻抗和低输出阻抗，因此输入与输出之间具有良 好的隔离性能，便于级联。此外，有源滤波器体积 小、重量轻、 成本低且稳定性好， 方便调试和应用； 有源滤波器的缺点[2]是：需要提供直流电源才能工 作、电阻产生热噪声且运算放大器等有源元件的高 频特性不太好。随着集成工艺和材料技术的发展， 滤波器的发展方向是小体积、高精度和高可靠性。 本文设计了一个通带为 135 kHz～165 kHz 的 二阶有源带通滤波器，并根据仿真结果对电路参数 进行修改，使滤波器的性能更好地满足设计要求。
1 《声学与电子工程》 系国家正式批准出版的全国性技术刊 物，刊号为 CN33-1099/TN。本刊主要报道水声、超声领域 的应用研究成果，涉及声呐系统、水声发射、信号接收与处 理、 信息显示、 系统结构与控制、 声学材料、 换能器与声阵、 水声测试、计算机技术和超声应用等声学与电子技术； 内容 包括理论探讨、工程设计、技术应用、科学实验、技术综述 和科技动态等。它可作为研究、生产、教学、情报单位、有 关业务部门和领导机关的业务技术参考资料，适合有关研 究、设计、教学、管理人员、大中专学生和声学与电子技术 的爱好者阅读。 2 本刊只登载未曾公开发表过的声学与电子工程技术方面
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根据设计指标要求，选择 C1 =C2 = 330pF ，增 益 G =4 。按照上面介绍的计算步骤，依次计算 R3、 R1 和 R2 的值，结果如表 2 所示。据此，我们选取 与表 2 中的元件值最接近的标称电阻如表 3 所示。
表 2 理论计算的电阻值
电阻元件 计算值 R1 4.02 kΩ R2 349Ω R3 32.15 kΩ
多路负反馈二阶带通滤波电路及其Multisim仿真验证
多路负反馈二阶带通滤波电路及其Multisim 仿真验证作者：贾文水王仁宝郭立全来源：《物联网技术》2018年第01期摘要：文中设计了一种可应用于水下超声和管道超声波工作场合的超声波滤波电路。
利用多重负反馈带通滤波电路的特性，使电路具备非常狭窄的带宽，并且在中心频率处拥有增益较高的信号。
利用Multisim软件对电路的性能进行仿真验证，得出了较为理想的结果。
关键词：多重负反馈；狭窄的带宽；滤波；Multisim中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2018）01-00-010 引言随着科技的进步，无损检测技术越来越多地被应用于实际生产和生活中。
而超声波技术是无损检测技术中极具优势的一种，因为超声波具有定向性好、能量集中，在传输过程中衰减较小，反射能力较强等特点，不受光线、被测物颜色等的影响，在恶劣环境下具有一定的适应能力。
本文设计了一款超声波信号处理滤波电路，该电路主要应用于1～2 MHz超声波信号处理，并利用Multisim软件对电路特性进行了仿真。
1 滤波电路原理图设计及仿真结果1.1 滤波电路设计多路负反馈二阶有源带通滤波器使用单个通用运算放大器（通用运放）接成单电源供电模式，易于实现，滤波电路如图1所示。
该电路的上限截止频率和下限截止频率可以非常近，具有很强的频率选择性。
令C1=C2=C，Req是R1和R2并联的值。
品质因数Q等于中心频率除以带宽：Q=fc/BW （1）由式（1）可以看出，通过使R3的值远大于Req来获得较大的Q值。
Q值越大，频率选择性越好，带宽越小；反之亦然。
令中心频率为fc，计算公式如下：中心角频率：1.2 电路仿真结果本文所设计的带通滤波电路可以通过的频率范围为550kHz～2.2 MHz，其中在f=1.1 MHz 时增益最大，可达到25 dB左右，而对此频率范围外的其他信号抑制都较为明显。
由于在现实生产和工作中，水下超声和管道超声波应用的频率范围大多为1～2 MHz，因此该电路非常适合于水下超声和管道超声信号的滤波。
多路负反馈二阶带通滤波电路及其Multisim仿真验证
２０１８年 ／ 第１期 物联网技术８３0 引 言随着科技的进步，无损检测技术越来越多地被应用于实际生产和生活中。
而超声波技术是无损检测技术中极具优势的一种，因为超声波具有定向性好、能量集中，在传输过程中衰减较小，反射能力较强等特点，不受光线、被测物颜色等的影响，在恶劣环境下具有一定的适应能力。
本文设计了一款超声波信号处理滤波电路，该电路主要应用于1～2 MHz 超声波信号处理，并利用Multisim 软件对电路特性进行了仿真。
1 滤波电路原理图设计及仿真结果1.1 滤波电路设计多路负反馈二阶有源带通滤波器使用单个通用运算放大器（通用运放）接成单电源供电模式，易于实现，滤波电路如图1所示。
1100 pF2100 pF5 V60.1μF7图1 滤波电路图该电路的上限截止频率和下限截止频率可以非常近，具有很强的频率选择性。
令C 1=C 2=C ，R eq 是R 1和R 2并联的值。
品质因数Q 等于中心频率除以带宽：Q=f c /BW（1）由式（1）可以看出，通过使R 3的值远大于R eq 来获得较大的Q 值。
Q 值越大，频率选择性越好，带宽越小；反之亦然。
令中心频率为f c ，计算公式如下：中心角频率：f c 其中，R R R R R R R eq 121212'==+品质因数Q ：BW Q f c==1.2 电路仿真结果本文所设计的带通滤波电路可以通过的频率范围为550kHz ～2.2 MHz ，其中在f =1.1 MHz 时增益最大，可达到25 dB 左右，而对此频率范围外的其他信号抑制都较为明显。
由于在现实生产和工作中，水下超声和管道超声波应用的频率范围大多为1～2 MHz ，因此该电路非常适合于水下超声和管道超声信号的滤波。
带通滤波电路波特图如图2所示。
带通滤波电路对1 MHz 信号的滤波效果如图3所示，带有三角标号的为电路的输出信号，另一信号为电路的输入信号。
图中下方为示波器的相关参数。
模电课设二阶带通滤波器频率特性仿真分析与彩灯电路自激多谐振荡电路
1 课程设计的目的与作用1.1总体方案的选择在方案的选择：根据彩灯控制设计的情况，参考各方面的参考书，大多是运用集成芯片控制.单片机控制和自激震荡电路， 故提出以下三种电路：方案一：选用集成芯片控制图1.1.1设计流程图此构思主要用芯片控制电路使的电路中的彩灯能够闪烁。
方案二：选用单片片及控制图1.1.2设计流程图此构思主要利用单片机对电路进行控制实现电路的循环控制方案三：选用自激振荡电路图1.1.3设计流程图运用模电知识实现彩灯效果1.2 课程设计的作用综合以上三种方案：方案一中运用的是集成芯片对电路进行控制，此种电路不能在模拟仿真软件上运行，且实验室里不一定有现成的芯片，还不能彻底理解电路的原理，故不选此方案。
方案二运用的是单片机控制电路，这种方案最常用，但是要编程序做成芯片，但现在还没学单片机，故不支持用此种做法。
方案三运用的是模拟电子的知识，所有原器件都能在实验室找到，结构清晰，原理易懂。
因此，最终确定的方案为方案三和各步骤的方案如下：1.运用二极管组成单相桥式整流电路2.电容滤波电路。
3.用三块三极管搭成自激多谐振荡器，达到交替导通和截止的目的4.彩灯电路。
2 设计任务及所用Multisim软件环境介绍2.1 Multisim软件环境介绍Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
Multisim 10 启动画面图工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。
Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。
通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
模拟电子技术设计二阶带通滤波器、RC串并联网络振荡电路。教材
模拟电子技术课程是学生学习完模拟电路课程之后，针对课程的要求对学生进行综合训练的一个实践教学环节。其目的是培养学生综合运用理论知识，联系实际要求作出独立设计，并进行安装调试的实际工作能力。
1.2作用：
电子技术是一门实践性很强的课程，加强工程训练，特别是技能的培养，对于培养工程人员的素质和能力具有十分重要的作用。在电子信息类本科教学中，电子技术课程设计是一个重要的实践环节，它包括选择课题、电子电路设计、组装、调试和编写总结报告等实践内容。通过课程设计要实现以下两个目标：第一，让学生初步掌握电子线路的试验、设计方法。即学生根据设计要求和性能参数，查阅文献资料，收集、分析类似电路的性能，并通过组装调试等实践活动，使电路达到性能指标；第二，课程设计为后续的毕业设计打好基础。毕业设计是系统的工程设计实践，而课程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际运用，从已学过的定性分析、定量计算的方法，逐步掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法，同时，课程设计报告的书写，为今后从事技术工作撰写科技报告和技术资料打下基础
通带增益 :
中心频率:
通带宽度:
选择性:
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。
在Multisim中利用交流分析功能测得其频率特性:
带通滤波器的中心频率f0=4.8KHZ ,通带电压放大倍数Aup=4.7。
3.3二阶带通滤波器仿真结果分析
4 RC串并联网络振荡电路电路
4.1 RC串并联网络振荡电路电路模型的建立
所以说，当减小 的值至一定值时电路将不能振荡。增大 的值至一定值，电路能够振荡，且输出波形较好，若继续增大 ，当其太大时，输出波形就产生严重失真。
4.3 RC串并联网络振荡电路仿真结果分析
二阶带通有源滤波器总结
低频实训课程总结题目：二阶带通有源滤波器学院：xxxx专业：xxxx学号：xxxx姓名： xxx指导教师： xxxXxxx年 xx 月<<低频电子线路实训>>课程总结专业：xxxx 学号：xxxx 姓名：xxx 一、设计电路原理图及工作原理32674+12V74112J21 2J139KR112KR2R424KR524K123J3C210nFC110nFR313KR323K图1设计电路原理图工作原理：由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。
低通滤波器是用来通过低频信号，衰减或抑制高频信号，二、电路仿真及结果1、仿真软件简要介绍Multisim是Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力2、仿真电路图图2 仿真电路图3、仿真内容和结果1、测量零点漂移。
将万用表XMM1设置为直流DC ，截图并记录万用表XMM1的 输出端直流电压值V os ，即零点漂移大小。
如图所示：：2、寻找输出电压最大值。
调节信号源XFG1频率为 1.8f kHz =，幅度为500i V mVpp =，增大或减小信号的频率，使输出电压为最大值（从XMM1读数可知），此时信号源XFG1的频率为滤波器的中心频率oo f 。
截图并记下此时XMM1的读数，即为输出电压最大值max o V ，再截图并记下此时XMM2的值，即输入电压i V ，可计算增益max u o i A V V =。
输出电压最大值max o V 为：输入电压i V 为：增益max u o i A V V =1.993、测量上限频率H f 和下限频率L f 。
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8、业余生活要有意义，不要越轨。20 20年12 月10日 星期四 2时21 分57秒0 2:21:57 10 December 2020
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9、一个人即使已登上顶峰，也仍要自 强不息 。上午 2时21 分57秒 上午2时 21分02 :21:572 0.12.10
• 10、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。12/10/
图3.6.2 二阶有源带通滤波器的幅频特性
图3.6.3 二阶有源带通滤波器AC Analysis仿真分析结果
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1、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。20.1 2.1020. 12.10Thursday, December 10, 2020
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2、阅读一切好书如同和过去最杰出的 人谈话 。02:2 1:5702: 21:5702 :2112/ 10/2020 2:21:57 AM
• 13、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异 纸上画饼充饥，无补于事。Thursday, December 10, 202
010-Dec-2020.12.10
• 14、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自 己眷恋了。20.12.1002:21:5710 December 202002:21
利用AC Analysis（交流分析）可以分析二阶有 源带通滤波器电路的频率特性如图3.6.3所示。 分析方法参考3.3.2 一阶有源低通滤波器的AC Analysis（交流分析）分析步骤。
改变信号源的信号频率，利用示波器也可以观 察到不同频率的输入信号通过带通滤波器的情 况。
图3.6.1 二阶有源带通滤波器电路
2020 2:21:57 AM02:21:572020/12/10
• 11、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。12/10/
谢 谢 大 家 2020 2:21 AM12/10/2020 2:21 AM20.12.1020.12.10
• 12、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。10-Dec-2010 December 202020.12.10
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3、越是没有本领的就越加自命不凡。 20.12.1 002:21: 5702:2 1Dec-20 10-Dec-20
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4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的 错儿。 02:21:5 702:21: 5702:2 1Thursday, December 10, 2020
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5、知人者智，自知者明。胜人者有力 ，自胜 者强。 20.12.1 020.12. 1002:2 1:5702: 21:57D ecembe r 10, 2020
3.6二阶有源带通滤波器
3.6.1二阶有源带通滤波器特性
设图3.4.1中，Y1＝R1， Y2＝R2， Y3＝SC1，
Y4＝SC2，Y5＝R3，将它们代入式（3.4.5），
可得到二阶有源带通滤波器的传递函数如下
A(S)
AUF
S
1 R1C2
S2
S
1 R3C1
1 R3C2
1 R1C2
1 R2C2
(1
AUF )
R1 R2 R1R2 R3C1C2
（3.6.1）
令
AO
1
R1C
2
R3
C1
1 R3C2
AUF 1
R1C2
1 R2C2
(1
AUF )
O
R1 R2 R1R2 R3C1C2
Q
R1 R2 R1R2 R3C1C2
R1R2 (C1 C2 ) C1R3 R2 R1 (1 AUF )
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6、意志坚强的人能把世界放在手中像 泥块一 样任意 揉捏。 2020年 12月10 日星期 四上午 2时21 分57秒0 2:21:57 20.12.1 0
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7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我 。。20 20年12 月上午 2时21 分20.12. 1002:2 1December 10, 2020
则有
A(S)
S2
AO
1 Q
S O
0QSFra bibliotek2 0
AO
1 Q
S
0
( S )2 1 S
O
Q O
1
（3.6.2）
式（3.6.2）为二阶带通滤波器传递函数的典型
表达式。其中ω0为中心角频率。
3.6.2二阶有源带通滤波器特性分析
一个二阶有源带通滤波器电路如图3.6.1所示。 启动仿真，点击波特图仪，可以看见二阶有源 带通滤波器的幅频特性如图3.6.2所示。