用Multisim分析二階低通濾波器電路

1 引 言

Multisim是加拿大Interactive Image Technologies公司近年推出的電子線路仿真軟件EWB(Electronics Workbench，虛擬電子工作平臺(tái))的升級(jí)版。Multisim為用戶提供了一個(gè)集成一體化的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境。利用Multisim，建立電路、仿真分析和結(jié)果輸出在一個(gè)集成菜單中可以全部完成。其仿真手段切合實(shí)際，元器件和儀器與實(shí)際情況非常接近。Multisim元件庫(kù)中不僅有數(shù)千種電路元器件可供選用，而且與目前較常用的電路分析軟件PSpice提供的元器件完全兼容。Multisim提供了豐富的分析功能，其中包括電路的瞬態(tài)分析、穩(wěn)態(tài)分析、時(shí)域分析、頻域分析、噪聲分析、失真分析和離散傅里葉分析等多種工具。本文以Multisim為工作平臺(tái)；深入分析了二階低通濾波器電路。利用Multisim可以實(shí)現(xiàn)從原理圖到PCB布線工具包(如Electronics Workbench的Ultiboard)的無(wú)縫隙數(shù)據(jù)傳輸，且界面直觀，操作方便。

2 電路設(shè)計(jì)

由于一階低通濾波器的幅頻特性下降速率只有-20 dB／10 f，與理想情況相差太大，其濾波效果不佳。為了加快下降速率，使其更接近理想狀態(tài)，提高濾波效果，我們經(jīng)常使用二階RC有源濾波器。采取的改進(jìn)措施是在一階的基礎(chǔ)上再增加一節(jié)RC網(wǎng)絡(luò)。

電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，此電路上半部分是一個(gè)同相比例放大電路，由兩個(gè)電阻R1，Rf和一個(gè)理想運(yùn)算放大器構(gòu)成。R1與Rf均為16 kΩ。下半部分是一個(gè)二階RC濾波電路，由兩個(gè)電阻R2，R3及兩個(gè)電容C1，C2構(gòu)成。其中R2，R3均為4 kΩ，C1，C2均為0.1μF。電路由一個(gè)幅度為1 mV，頻率可調(diào)的交流電壓源提供輸入信號(hào)，用一個(gè)阻值為1 kΩ的電阻作為負(fù)載。

3 理論分析

3.1 頻率特性

二階低通濾波器電路的頻率特性為：

3.2 通帶電壓放大倍數(shù)AUP

低頻下，兩個(gè)電容相當(dāng)于開(kāi)路，此電路為同相比例器。