四阶巴特沃兹低通滤波器的设计与仿真

1、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lkhz，增益为2.6.2. 电路图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/10octl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：先设计四阶巴特沃兹低

2、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GGG (s )二 01*02(1)4 九s2 +g s +1 s2 +g s +1九 1九九 2九为了简化计算，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：C 二 C 二 C, R 二 R 二 R1 2 1 21由 f =，选取 C=0.1uf,可算得 R=1.6K。c 2兀 RC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E二0765,二1.848，由此12可算得两个零频增益分别为G 二 3 弋=3 - 0.765 二 2.235 TOC o 1-5 h z 011G 二3-

3、g 二 3-1.848二 1.152022则式(1)的传递函数可写为2.235 士 1.152 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document G (s )=*(2)4 九s 2 + 0.765s +1 s 2 +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RG = 1 + 亠=2.235 = 1 +1.23501 Ri1若选取 R = 12.35 KQ，则 R = 10K0。f 1i1同理，第二级增益为：RG = 1+ Y = 1.152 = 1 + 0.15202 Ri2若选取 R = 15.2K0，则 R = 100K0。

4、f 2i 2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 Capt

5、ure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：Frequency图 1 ：电压与频率的关系Frequency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IV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。