用Multisim分析二阶低通滤波器电路

1、用multisim分析二阶低通滤波器电路 1 引 言 是加拿大interactive image technologies公司近年推出的线路软件ewb(electronics workbench，虚拟电子工作平台)的升级版。multisim为用户提供了一个集成一体化的设计试验环境。利用multisim，建立、仿真分析和结果输出在一个集成菜单中可以所有完成。其仿真手段切合实际，元器件和仪器与实际状况十分临近。multisim元件库中不仅有数千种电路元器件可供选用，而且与目前较常用的电路分析软件pspice提供的元器件彻低兼容。multisim提供了丰盛的分析功能，其中包括电路的瞬态分析、稳态分析

2、、时域分析、频域分析、噪声分析、失真分析和离散傅里叶分析等多种工具。本文以multisim为工作平台;深化分析了二阶低通电路。利用multisim可以实现从原理图到布线工具包(如electronics workbench的ultiboard)的无缝隙数据传输，且界面直观，操作便利。2 电路设计因为一阶的幅频特性下降速率惟独-20 db/10 f，与抱负状况相差太大，其滤波效果不佳。为了加快下降速率，使其更临近抱负状态，提高滤波效果，我们常常用法二阶rc有源滤波器。实行的改进措施是在一阶的基础上再增强一节rc网络。电路结构1所示，此电路上半部分是一个同相比例放大电路，由两个r1，rf和一个抱负运

3、算构成。r1与rf均为16 k。下半部分是一个二阶rc滤波电路，由两个电阻r2，r3及两个c1，c2构成。其中r2，r3均为4 k，c1，c2均为0.1f。电路由一个幅度为1 mv，频率可调的沟通源提供输入信号，用一个阻值为1 k的电阻作为负载。3 理论分析3.1 频率特性二阶低通滤波器电路的频率特性为：3.2 通带电压放大倍数aup低频下，两个电容相当于开路，此电路为同相比例器。3.3 特征频率f0与通频带截止频率fp4 multisim分析4.1 虚拟分析在multisim软件的栏中挑选虚拟双踪示波器，将示波器的a、b端分离衔接到电路的输入端与输出端(即图1中的1、3节点)，再点击仿真按钮

4、举行仿真，得到如下波形。图2为输入信号频率为1 khz，幅度为1 mv时二阶低通滤波器电路的输入输出状况。图中横坐标为时光，纵坐标为电压幅度。我们挑选示波器扫描频率为1 ms/div。纵轴每格均代表1 mv，输出方式为y/t方式。幅度大的为输入信号，幅度小的为输出信号。很明显，输出信号的频率与输入信号全都，解释二阶低通滤波器电路不会转变信号频率。从图2还可以看出，在输入信号频率较大(如1 khz)时输出信号的幅度显然小于输入信号的幅度。而低频状况下的理论计算结果aup=2;即在低频状况下输出信号的幅度应为输人信号的两倍。很明显，输入信号频率较大时电路的放大作用已经不抱负。调整输入频率，使之分离

5、为800 hz，600 hz，400 hz，300 hz，200 hz，150 hz，1 hz。由虚拟示波器得到输入频率为1 hz时的输出电压uo1=2 mv，即aup=2，与理论计算值相吻合。而输入频率为150 hz时uo2=1.5 mv。此时uo2最临近截止时的输出电压up=0.707uo1=1.414 mv。这解释截止频率fp临近150 hz。我们发觉，仅通过虚拟示波器分析，既很难得出fp的精确值，也不能直观察出输入信号的频率对电路放大性能的影响，于是用multisim中的沟通分析来精确观看电路的输入输出特性。4.2 沟通分析(ac analysis)停止multisim仿真分析(mul

6、tisim仿真分析与沟通分析不能同时举行)，在主菜单栏中simulate项中挑选analysis中的ac analysis。参数设置如下：起始频率为1 hz，终止频率为10 mhz，扫描方式用法十进制，纵坐标以db为刻度，在output variables中挑选输出节点(即图1中节点3)，然后点击simulate举行仿真分析，得到电路的幅频特性曲线3所示。4.2.1 通带电压放大倍数aup的测量从特性曲线可以看出，在低频状态下频率变幻对aup的影响不大，频率较大时aup随频率增强而急剧减小。高频状态下输出电压则临近于0。从对话框中可知纵坐标最大值为6.020 4 db，即aup=2，与理论计算

7、值相符。4.2.2 通频带截止频率fp的测量fp为纵坐标从最大值(6.020 4 db)下降3 db时所对应的频率，即纵坐标为3.020 4 db所对应的频率。将图3中右侧标尺移至3.020 4 db附近，选其局部举行放大;再将该标尺精确移至纵坐标为3.020 4 db处，得到的横坐标为148.495 2 hz，即fp=148.495 2 hz。这与理论计算得到的基本全都。4.3 参数扫描分析(parameter sweep)当某元件的参数变幻时，利用multisim中的参数扫描分析功能可以得到电路输入输出特性的变幻状况。在主菜单栏中simulate项中挑选analysis中的paramete

8、r sweep。参数设置如下(以分析c1为例)：设备项中挑选电容设备，元件名挑选c1，参数挑选电容量，电容量用法le-006f，le-007f，le-008f三个值。点击more选项，挑选ac analysis(沟通分析)，再挑选节点3作为输出节点。点击simulate举行仿真，得到c1取上述三个不同值时电路的幅频特性曲线(4所示)。图4中，三条曲线由下至上对应的电容分离为le-006f、le-007f、le-008f，对应的截止频率分离为35.550 hz，148.493 7 hz，193.375 6 hz。很明显，c1减小引起电路的截止频率增大，通频带变宽。而c1的变幻对电压增益基本无影响。采纳类似办法，我们得到c2，r1，r2，r3和rf对电路性能的影响如下：c2，r2和r3的变小均会引起电路的截止频率增大和通频带变宽。而c2，r2和r3的变幻对电压增益的影响不大。r1与输出电压幅度成反比，rf与输出电压幅度成正比，但r1和rf的变幻不影响电路的频率特性。5 结语由以上分析可知，multisim中的仿真分析结果与理论计算结果非常临近。multisim既是一个特地用于电子电路设计与仿真的软件，又是一个十分优秀的电子技术教学工具。multisim应用于课堂教学，