一、实验目的

掌握有源滤波器电路设计的基本方法。

掌握电路仿真软件的基本使用方法。

二、实验内容及结果

实验内容

参考查表法或辅助软件法，利用集成运放设计二阶音频滤波器，实现音频信号的消噪。

假设输入信号幅度在0.1Vpp以内，要求通带增益为0dB，3dB截止频率分别为20Hz~20kHz，通道增益要求平坦，电路负载为1kΩ。

根据上述要求设计出该电路，并对该电路的幅频特性进行仿真。

实验具体要求如下：

（1）设计电路，说明设计原理，电阻、电容选择为系列值，要求截至频率误差在10%以内。

（2）确定电路中运放的型号，简单说明运放选型的原则。

（3）利用Multisim电路仿真软件绘制原理图。

（4）对所设计电路进行幅频特性仿真。给出通道增益、截至频率、过渡带衰减的仿真值。

实验结果

（1）在下方列出所设计电路的原理图（Multisim完成，确定电路中所有器件的型号和参数）

图1 所设计电路的原理图

（2）结合所设计的电路图说明该电路的设计思路和过程，通过计算得到该电路的理论截至频率值，计算误差。

设计思路：

需要满足题目要求的通带增益0dB，3dB截至频率20Hz~20kHz，则需要构造二阶带通滤波器。

二阶带通滤波器由一个VCVS式二阶低通滤波器和一个VCVS式二阶高通滤波器构成，二阶低通滤波器确定上限3dB截止频率为20kHz，二阶高通滤波器决定下限3dB截止频率为20Hz。

设计过程：

由查表法可以分别确定出低通滤波器和高通滤波器的各元器件值如下图：

二阶低通滤波器查表：

二阶高通滤波器查表：

由表中得到R1=1.422KΩ，R2=5.399KΩ，C=6500pF，C1=1588pF；C2=5uF，C3=5uF，R3=2.251KΩ，R4=1.125KΩ，负载R5=1KΩ

计算过程：

理论低通与高通滤波器通带增益均为：Ap=1 0=1

理论低通滤波器上限截止频率：fc=1/(2πR2C1) ≈ 18572.8Hz=18.5728kHz

理论高通滤波器下限截止频率：fc=1/(2πR4C3) ≈ 20.2Hz

但真实仿真结果如下

低频：19.716Hz