基于Ｍｕｌｔｉｓｉｍ的四阶有源低通滤波器的设计与仿真＊
刘小群
（宝鸡文理学院物理与信息技术系，陕西宝鸡７２１０１６）
摘要：滤波器用于对信号的频率具有选择性的电路，它的功能是使特定频率范围内的信号通过，有
源滤波器被广泛用于信息处理、数据传送等电路中。在对二阶有源低通滤波器的原理进行分析的基础上，采用２个２阶低通滤波电路级联的方案，用查表法设计了基于巴特沃思逼近的４阶有源低通滤波器。在Ｍｕｈｉｓｉｍ软件中使用虚拟示波器、波特图示仪等设备，对设计的滤波器的交流特性进行仿真，并对仿真结果进行了分析，其交流特性符合理论设计，具有一定的参考价值。
关键词：有源低通滤波器；巴特沃斯；Ｍｕｈｔｓｉｍ；波特图示仪
中图分类号：ＴＮ７１３．８
Ｄｅｓｉｇｎａｎｄ
文献标志码：Ａ
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆ４ｎｄＳｏｕｒｃｅＬｏｗ－ｐａｓｓｅｄＦｉｌｔｅｒｂａｓｅｄ
Ｉ。ＩＵＸｉａｏｑｕｎ
ｏｎ
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ａ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢａｏｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＡｒｔｓ，Ｂａｏｊｉ７２１０１６，Ｃｈｉｎａ）
ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｆｏｒｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｓｉｇｎａｌｓ，ｉｔｓｆｕｎｃｔｉｏｎ
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ｃｅｒｔａｉｎ
ｆｉｌｔｅｒ，Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ，Ｍｕｌｔｉｓｉｍ，Ｂｏｄｅｐｌｏｔｔｅｒ
滤波器用于对信号的频率具有选择性的电路，它的功能是使特定频率范围内的信号通过，而阻止其他频率的信号通过。有源滤波器具有设计标准化、模块化、易于制造等优点，因此被广泛用于信息处理、数据传送和抑制干扰等电路中。
Ｍｕｌｔｉｓｉｍ是专门用于电子线路仿真的“虚拟电子工作台”软件，它界面形象直舰，操作方便。既可
进行电路设计，也可对所没计的电路进行各种功能模拟仿真试验。Ｍｕｌｔｉｓｉｍ将电路图输入、ＳＰＩＣＥ仿真器、元器件库、仪表库集成并融合在一起，相当于一个设备先进、功能完备的大型电子实验室。本文详细介绍了４阶有源低通滤波器的设计方法，并用Ｍｕｌｔｉｓｉｍ软件对其进行了瞬态分析和频率特性分
析‘１｜。
版社，２００７．
３
结语
随着科学技术的不断发展及生产工艺上不断提
［３］罗宇航．ＰＬＣ实用程序及设计［Ｍ］．西安：西安科技大学出版社，２００６．
Ｅ４］林春方．口丁编程控制器及其应用［Ｍ］．上海：上海交大出
版社，２００３．
出的新要求，在控制系统中，从原有的继电器一接触器控制系统过渡到以计算机为核心的“软”控制系统。普通卧式铣床在通过ＰＬＣ技术改造后，灵活性得到极大提高。通过验证，该系统运行稳定，成本较低，町靠性达到控制要求，市场应用前景广阔。
［５７廖常初．ＰＬＣ编程及应用［Ｍ］．北京：机械工业出版社，
２００７．
作者简介：吕栋腾（１９８４一），男，助教，本科，丰要研究方向为
机电系统控制。
收稿日期：２０１１年３月１日
参考文献
［１３曹祥．机床电气控制技术［Ｍ］．北京：国防工业出版社，
２００９．
责任编辑李超
Ｅ２；魏克新。自动控制综合应用技术［Ｍ］．北京：机械工业出
・３４・
《新技术新工艺》・数字技术与机械加工工艺装备
２０１１年
第６期
ｌ基于Ｍｕ［ｔｉｓｉｍ的４阶有源低通滤波器的
设计和仿真
１．１
在表得４阶巴特沃恩低通滤波器２个阻尼系数为：＾＝ｏ．７６５，岛；１．８４８，由此葬得２个零频增益
为：
ＧｏＩ一３一ａ＝３—０７６５芒２．２３５Ｇ。ｚ＝３一岛＝３—１．８４８＝１．１５２
（３）
４阶巴特沃思低通滤渡器设计原理
滤波器的设计是根据给定的技术指标选定电路
形式并确定电路的元器件。奉文采用集成逗放构成的ＲＣ有源滤波器，该设计要求截止频率为１联纰成。
先殴计４阶巴特沃思低通滤波器的传递函数，用２个２阶巴特沃恩低通滤波器构成１个４阶巴特沃思低通滤波器，其传递函数为：
ｋＨｚ，
４阶有源低通滤波｛｝；｝可以由２个２阶低通滤波器级
Ｇ山，一稃孙×万‰ｍ
则传递萌数为：
町选２个２阶巴特沃思低通滤波器级联组成。第１级增益为：
Ｇ．ｈ”订‰。再罱“）
ｆ一赢
ｔ■一Ｃ２＝Ｃ．Ｒ１＝Ｒ２＝Ｃ
（２）
ｋｎ。
Ｇ¨＝ｌ＋鲁＝２．２３５＝１＋１．２３５
若选取Ｒｎ一１２．３５ｋｎ，则Ｒ．－一１０
第２级增益为：
ｋｎ。
（５）
为了简化计算，其参数满足如下条件：
Ｇ０２一ｌ＋警一１
菥选取Ｒｍ一１５
１５２－１＋ｏ．１５２
“）
２ｋｎ，则Ｒ．：一１００ｋｎ。４阶
巴特沃思低通滤波器电路如图１所示。
选取Ｃ—ｏ．１ⅡＦ．可算得Ｒ＝１．６
圈ｌ
１
实际仿直所搭建的４阶有源低通游镀器电路
２仿真结果分析１）瞬态特性分析
圈ｓ，ｆ
１０
ｋＨｚ．竹１Ｖ时示波器观案的结果
Ｖ、２００Ｈｚ时ｔ输入、输出渡形
当输人信号为１
田２
Ｉｉ＝２００ｌｌｚ．ｙｆ＝Ｉｖ时示渡器观察的结果
如图２所示。幅值放大了２．６倍；把信廿频率调整
到１０ｋＩＩｚ，发现图３中渡彤小仅幅值已经明硅衰
《新技术新工艺》・数字技术与机城加工工艺装备２０１１年第６期
。３５
减，丰Ｈ位也发生变化，可明显看出该滤波对大于截将刚１中的电阻Ｒ３、Ｒ４由１．６ｋｎ换为１
ｋｎ
止频半的信号有较强的抑制作Ｊ｝ｊ“］。
２）频率特性分析
时，由于ｗ。一办，所以此时对应的截止频率约为
由于电路的输入小信号幅值是１Ｖ，经滤波器１
５８９ｋＨｚｔ如Ｉ车ｌ
６所示。
放大ｒ２．６倍，对应对数坐标为８２１５ｄＢ．减去３
２结语
ｄＢ即是对应的截止频率，敞在波特图仪上对廊截
止频率的纵坐标应是５
２１５
ｄＢ。观察图４可得，该由以上分析可知，Ｍｕｌｔｉｓｉｍ中的仿真分析结果滤渡器的截止频率约为１
００２
ｋＨｚ，与理论计算值
与理论计算结果十分接近。Ｍｕｌｔｉｓｉｍ既是一个专相符。当频率调整到１０．０２４ｋＨｚ时，如图５所示，门用于电子电路设计与仿真的软件，又是一个非常对应纵坐标约等于一７２．０５２ｄＢ，可见该滤渡｛｝ｌ；可优秀的电子技术教学工具。Ｍｕｌｔｉｓｉｍ提供丁丰富有效衰减高频信号，具有良好的滤波特性。
的虚拟仪器，可以在不增加很大成本的基础上，形成虚拟试验和虚拟实验室，提高电子技术教学的质量。如果能广泛应用到课堂教学巾，可以大幅提高教学
水平。
Ｍｕｌｔｉｓｌｍ是一款著名的电路设计与仿真软件，
它不需要真实电路环境的介人，具有仿真速度快、精
度高、准确和形象等优点，丰富了电子技术教学方法，为提高电子课程教学质量提供了有效保证１“。
圈ｌ
波特仪幅频特性分析结果
参考文献
［１］李端，艾永乐基于Ｍｕｌｔｉｓｍｉ的二阶有振滤波器的研究口］北京电子科技学院学报，２００９，１７（２）：１２１６
Ｌ２］熊伟ｔ侯传教．粱青，等Ｍｕｈｉｓｉｍ７电路设计及仿真应用
［Ｍ］北京：清华大学出版社，２００５
［３］白薷蓉，张宝军Ｍｕｈｉｓｉｍ应用十电路分析实验教学的研究口］西安邮电学院学报，２００６－１Ｉ（１）：１２３－１２５
图ｊ波特位幅频特性分析结果２
＊宝鸡文理学院■点资助项目（ＺＫ０９Ｉ３４｝
作者简彳卜：刘小群（１９７７一），女，讲师－硬士－丰要从事电路％
信息系统等方面的研究。
收稿Ｈ期ｔ２０１０年】１月４Ｈ
责任编辑吕菁
圈６波特仪幅颇特性分析结果３
东光大华公司获得大众（中国）Ａ级供应商资格
２０１１年５月，大众（巾国）公司对中国兵器工业集团吉林东光公司所属大华公司进行了过程审核。在审核评审会匕．大众（巾同）宜布泼公司获得大众（巾国）Ａ级供应商资格。
此次通过大众（中国）的过程审核，该公司成为大众（中国）Ａ级供应商，获得被世界知名厂商的认可表明，该公刮在行业中强劲的文力．为公司新市场开发奠定了良好基础，也为今后双方的深度合作铺平了道路。该公司将更有信心早日实现“世界上最好、最强的齿圈及飞轮齿圈总成生产企业”的奋斗目标。
——摘自中国兵器工业集团公司用
・３６・
《新技术新工艺》・数字技术与机械加工工艺装备２０１１年第６期
基于Multisim的四阶有源低通滤波器的设计与仿真
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
刘小群， LIU Xiaoqun
宝鸡文理学院物理与信息技术系,陕西宝鸡,721016新技术新工艺
NEW TECHNOLOGY & NEW PROCESS2011(6)
参考文献(3条)
1. 李端;艾永乐 基于Multismi的二阶有源滤波器的研究[期刊论文]-北京电子科技学院学报 2009(02)2. 熊伟;侯传教;梁青 Multisim7电路设计及仿真应用 2005
3. 白菊蓉;张宝军 Multisim应用于电路分析实验教学的研究[期刊论文]-西安邮电学院学报 2006(01)
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1. 尹丽菊. 刘洪年 数-模转换器转换过程中码过渡干扰的消除[期刊论文]-山东工程学院学报2002,16(3)
引用本文格式：刘小群. LIU Xiaoqun 基于Multisim的四阶有源低通滤波器的设计与仿真[期刊论文]-新技术新工艺 2011(6)