(2-5)
(2-6)
式(3)为二阶网络的传递函数的普遍形式,二阶有源滤波器的传递函数的普遍形式可写为:
(2-7)
为了明确其物理含义,可令 , ,则公式(2-7)可改写为:
(2-8)
式中 -阻尼系数, -滤波器的固有频率。
若令 ,可得到带通滤波器的传递函数。这时由公式(2-8)得出的传递函数为
(2-9)
其幅频特性为:(2-10)
由公式(2-10),即可算出在不同的Q值和 下的A( ),从而求出准方波通过带通滤波器衰减作用后的输出电压,再由下式-失真度 的公式
(2-11)
2.4.2 失真度分析
当线性网络被一频率为 的正弦信号所激励时,网络部分所产生的稳态响也应是正弦的,而且具有与激励信号相同频率 ,这一原理同样适合于非正弦信号对象-准方波,可通过傅氏变换成正弦谐波分量的展开形式,再分别进行计算。由于理想方波和实际方波的情况有所不同,得出的结论也会有所不同,所以要通过这两方面分别来分析失真度。 通过计算不同频率时的Q和 ,可得到Q和 关系的曲线表,作出它们在理想方波和实际方波情况下的曲线图进行对比分析。
3.滤波器仿真的技术路线
在前一章中,我们已经阐述了滤波器的相关数学原理及特性参数。在此基础上,本章将详细介绍用Multisim仿真软件设计带通滤波器的过程,以及设计过程中所需使用的器件元件、测量参数、特性曲线和滤波效果,并利用EWB软件内的各项数学分析,具体分析该仿真模型,从而详细阐述EWB软件的软件特性。
3.1 用EWB真软件设计高通和低通滤波器
根据对EWB初步使用,我们发现EWB虚拟测量仪器、实时交互控制元件和多种受控信号源模型,除了可以给出以数值和曲线表示的SPICE分析结果外,EWB还提供了独特的虚拟电子工作台仿真方式,可以用虚拟仪器实时监测显示电路的变量值,频响曲线和波形。这对于进行电气仿真的观察来说是十分有用的。
3.1.1 低通滤波器的仿真
以RC低通滤波器为对象[11],其仿真步骤为:
(1)输入原理图,在工作区放置元件的原理图符号,连接导线,设置元件参数;
(2)放置和连接测量仪器,设置测量仪器参数;
(3)启动仿真开关,在仪器上观察仿真结果。
根据以上步骤,我们以RC低通滤波器为对象,进行仿真设计。
在电路工作区输入如下图电路。其中包含两个正弦交流电压源,一个为1V 2kHz, 一个为5v 60Hz,另有一个周期脉冲电压源(时钟源),幅度5V, 频率50Hz, 占空比50%,两组电源用开关来切换。电路的输入为节点8,输出为节点3。如图3-1连接波特图仪、示波器和电压表。
图3-1 五阶低通滤波电路
3.1.2 低通滤波器所需器件的选用
为了掌握EWB的相关特点,我们调用和试用了EWB大量的器件库模型,对EWB器件库的特点进行了分析,下面以低通滤波器中所涉及的器件为例,具体阐述其特点:
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