【正文】 陳曉亮 于山東工商學(xué)院信電學(xué)院 2021 年 5月 33 參考文獻(xiàn) [1]黃智偉等 .基于 NI Multisim的電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析 [M]. 北京：電子工業(yè)出版社， . [2]郭小軍 .電子電路仿真 [M].北京：北京理工大學(xué)出版社， . [3]程勇．實(shí)例講解 Multisim 10電路仿真 [M]．北京：人民郵電出版社， . [4]王連英 .基于 Multisim 10的電子仿真實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì) [M].北京：北京郵電大學(xué)出版社， 2021. [5]周潤景 郝曉霞 .Multisimamp。 感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫論文的過程中給予我了很多 相關(guān)資料 ，還在論文的撰寫和排版過程中提供熱情的幫助。在此向幫助和指導(dǎo)過我的各位老師表示最 衷心 的感謝！ 感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者 大師們 。尤其要強(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師 — 王永強(qiáng) 老師，在整個(gè)論文寫作過程中，對我進(jìn)行了耐心的指導(dǎo)和幫助，提出嚴(yán)格要求，引 導(dǎo)我不斷開闊思路，為我答疑解惑，鼓勵(lì)我大膽創(chuàng)新，使我在這一段寶貴的時(shí)光中，既增長了知識、開闊了視野、鍛煉了心態(tài)，又培養(yǎng)了良好的 探索 習(xí)慣和科研精神。在方便的仿真過程中加深了對濾波電路知識的理解與深化。利用 Multisim 軟件的強(qiáng)大功能實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與虛擬實(shí)驗(yàn)，與傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計(jì)相比較，具有以下特點(diǎn)：設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)可以同步進(jìn)行，可以邊設(shè)計(jì)邊試驗(yàn)，修改調(diào)試方便；設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)用的元器件及測試儀器儀表齊全，可以完成各種類型的電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)；可方便的對電路參數(shù)進(jìn)行測試與分析；實(shí)驗(yàn)中不消耗實(shí)際的元器件，實(shí)驗(yàn)所需元器件的種類 和數(shù)量不受限制，試驗(yàn)成本低，試驗(yàn)速度快，效率高；設(shè)計(jì)和試驗(yàn)成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使用。本畢 業(yè)設(shè)計(jì)基于模擬電路的知識利用 Multisim 仿真軟件進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。 31 結(jié)論 濾波電路是一種能使有信號通過而同時(shí)抑制無用頻率信號的電子裝置。 28 圖 多功能濾波器仿真電路圖 Fig Multifunction filter simulation circuit 如圖所示對仿真電路圖中的 11 節(jié)點(diǎn)進(jìn)行 AC Analysis 分別得到多功能濾波器高通端、帶通端、帶阻端、低通端的幅頻特性如下圖所示 圖 多功能濾波器高通端 AC Analysis Fig Multifunction filter highpass side AC Analysis 29 圖 多功能濾波器帶通端 AC Analysis Fig Multifunction filter bandpass side AC Analysis 圖 多功能濾波器帶阻端 AC Analysis Fig Multifunction filter bandstop side AC Analysis 30 圖 多功能濾波器低通端 AC Analysis Fig Multifunction filter lowpass side of the AC Analysis 由上四幅圖可以得知四個(gè)端口分別具有高通、帶通、帶阻、低通的特性。其中 A為高頻輸出， B 為帶通輸出， C 為低通輸出， D為帶阻輸出。 27 電路圖的設(shè)計(jì) 圖 多功能濾波器電路原理圖 Fig filter circuit schematic 仿真分析 首先在軟件工作區(qū)繪制電路源理圖，并確定個(gè)電路元件的值，如圖所示。濾波電路的截止頻率為 RCf ?2 10 ? ,以上的各個(gè)公式構(gòu)成了確定多功能有源濾波器電阻，電容的原則。 D端口輸出電壓在中頻輸入時(shí)被衰減，因此具有帶阻特性。 B 端口輸出電壓在低頻與高頻輸入時(shí)都被衰減，因此具有帶通特性。 參數(shù)的確定 要實(shí)現(xiàn)多功能具有高通、低通、帶通、帶阻功能的濾波器 電路 ，就需要有四個(gè)運(yùn)算放大器，每個(gè)運(yùn)算放大器的輸出端電壓為 U01， U02,U03， U04，那么有計(jì)算參數(shù)如下： URRURRURR RRR R i 0332120231 254 501 )||1(U ????? 25 UU SRC 0102 1?? UU SRC 0203 1?? ???????? ??? URRURRU 0268037804 由以上各式可 以得到 A,B,C,D 四個(gè)輸出端口的電壓增益分別為： A01 ， A02 ， A03 ， A04 以下各式為電壓增益的復(fù)頻域表示。分析可得到它的交流分析數(shù)據(jù)如下圖 所示 圖 AC Analysis分析 Fig Bandstop filter circuit the AC Analysis Analysis 多功能濾波器 設(shè)計(jì)目的及要求 設(shè)計(jì)仿真一種可以低通、高通、帶通、帶阻的多功能濾波器電路。 6．虛擬儀器：從虛擬儀器欄調(diào)去波特圖儀 XBP1。 4．電容： Place Basic→ CAPACITOR，選取 1nF。 1．接地： Place Source→ POWER_SOURCES→ GROUND,選取電路中 的接地。其中， Wn為中心角頻率，而 Q則稱為等效品質(zhì)因數(shù)。因此， Auf越接近 2， |A|越大，可使帶阻濾波器的選頻特性越好。 22 圖 Fig Bandstop filter circuit schematic 帶阻濾波器電路原理圖如圖 ，由節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納方程可以導(dǎo)出電路的傳遞函數(shù)為 或 式中 如果 Auf=1，則 Q=，增加 Auf， Q將隨之升高。 （ 2）電路組成 將選擇好的運(yùn)算放大器 3554BM、交流電源、信號源、電阻、電容、波特圖儀、示波器等放置在仿真軟件工作窗口合適的位置，創(chuàng)建二階有源帶通濾波器仿真電路，帶通濾波器電路仿真電路圖如圖 所示 圖 二階有源帶通濾波器電路 Fig Secondorder active bandpass filter circuit 單擊 Multisim 仿真按鈕，打開波特儀操作面板得到二階帶通濾波器的幅頻特 性如下圖 所示 21 圖 二階有源帶通濾波器幅頻特性 Fig Secondorder active bandpass filter amplitudefrequency characteristics 圖 二階有源帶通濾波器 AC Analysis 仿真分析結(jié)果 Fig Secondorder active bandpass filter AC Analysis simulation results 帶阻濾波電路 帶阻濾波電路特性 電路的性能和帶通濾波器相反，即在規(guī)定的頻帶內(nèi)，信號不能通過（或受到很大衰減或抑制），而在其余頻率范圍，信號則能順利通過。 5．運(yùn)算放大器（ 3554BM）： Place Analog→ OPAMP→ 3554BM。 2．信號源： Place Source→ SIGNAL_VOLTAGE_SO→ AC_VOLTAGE. 3．電阻： Place Basic→ RESISTOR,選取 、 10kΩ 、 20kΩ 、 。 帶通濾波電路仿真 （ 1）元器件選取 仿真電路所用元器件及選取途徑如下。 19 帶通濾波電路 電路工作原理 工作原理： 這種濾波器的作用是只允許在某一個(gè)通頻帶范圍內(nèi)的信號通過，而比 通頻帶下限頻率低和比上限頻率高的信號均加以衰減或抑制。 18 圖 仿真演示圖 Fig Simulation demo map 當(dāng)信號源的頻率為高頻信號時(shí)，可由上圖可知，紅色輸出波形通過了濾波電路。當(dāng)信號源的信號頻率處于截止頻率之下時(shí)，電路輸出波形為一條直線，即限制抑制了信號的通過。在這里把電路輸入前的信號波形設(shè)置為黑色。在這里可以設(shè)置波形顯示顏色以示區(qū)別便于觀察。如下圖 所示 16 圖 參數(shù)設(shè)置 Fig Parameter settings 4 單擊 Simulate 按鈕即可進(jìn)行仿真分析，仿真