四阶巴特沃兹低通滤波器的设计与仿真

1、四阶巴特沃兹低通滤波器的设计与仿真一. 电路工作原理1.电路用途滤波器是一种能使有用信号频率通过，同时抑制无用频率成分的电路，广泛应用于电子、电气、通信、计算机等领域的信号处理电路中。滤波器的种类很多，本电路是一个四阶巴特 沃兹型低通滤波器，其截止频率为1khz,增益为2.6.四阶巴特沃兹低通滤波器3.工作原理高阶低通滤波器通常可由一阶， 二阶低通滤波器组成， 这样可以改善低通滤波器的频率 特性，如要求低通滤波器的阻带特性下降速率大于|-40db/10oct|时，则必须采用高阶低通滤波器。因此本电路中欲设计一个四阶巴特沃兹低通滤波器，可用两个二阶巴特沃兹低通滤波器构成。其具体设计步骤如下：先设

2、计四阶巴特沃兹低通滤波器的传递函数，用两个二阶巴特沃兹低通滤波器构成一个四阶巴特沃兹低通滤波器，其传递函数为为了简化计算，假设在所选择的二阶巴特沃兹低通滤波器中，其参数满足如下条件:C1= C2= C , R1= R2= R由 fc =2,RC，选取C=0.1uf,可算得R=1.6KQ。GiG02G4(S,)=0*二二.s , 1S , , 1 S ._.r.2S , - 1/ .1rr2.(1)乌=0.765,堂=1.848 ,由此2.电路图由表查得四阶巴特沃兹低通滤波器的两个阻尼系数分别为可算得两个零频增益分别为G01= 3一一 1=3 -0.765 = 2.235G02=3 -2 3 -

3、1.848 =1.152则式（1）的传递函数可写为2.2351.152G4（S）= - *二-（2）s ,0.765S, 1S, 1.848S, 1可选用两个巴特沃兹低通滤波器级联组成。其中，第一级增益为Rf1Go1=1 =2.235 =1 1.235若选取 Rf1=12.35 KQ ,贝 U R” =10 KQ。同理，第二级增益为：Rf2G02=1 =1.152 =1 - 0.152若选取 Rf2=15.2 KQ，则 Ri2=100 KQ。这样即可得到一个四阶巴特沃兹型低通滤波器。二. 仿真工具软件简介ORCAD简介：ORCAD是由ORCAD公司于八十年代末推出的EDA软件，它是世界上使用最

4、广的EDA软件，每天都有上百万的电子工程师在使用它，相对于其它EDA软件而言，它的功能也是最强大的。Cadence公司在1999年与ORCAD公司合并后，更成为世界上更强大的开发EDA软件的公司，它最新的产品工作于WINDOWS95与WINDOWSNT环境下，集成了电原理图绘制，印制电路板设计、 模拟与数字电路混合仿真等功能，它的电路仿真的元器件库更达到了8500个，收入了几乎所有的通用型电子元器件模块。ORCAD Capture作为设计输入工具，它运行在PC平台，用于FPGA、PCB和PSPICE设计应用中。它是业界第一个真正基于Windows环境的原理图输入程序。Capture易于使用的功

5、能和特点使其已经成为了原理图输入的工业标准。PSPICE A/D : PSPICE是一个全功能的模拟与混合信号仿真器，它支持从高频系统到低功耗IC设计的电路设计。PSPICE的仿真工具已和ORCAD Capture及Concept HDL电路 编辑工具整合在一起，让工程师方便地在单一的环境里建立设计、控制模拟及得到结果。三. 仿真结果分析及讨论仿真结果:3.0V图1:电压与频率的关系图2:增益与频率的关系 由仿真结果可以看出：图1中：在输入幅值为1V的信号源时，输出电压约为2.6V，则其增益约为2.6,当增 益下降到其0.707倍，即2.6*0.707=1.84V，在1.84V处可看出其截止频率约为1KHz ,与设 计要求基本相符。图2中：