基于Pspice的有源低通濾波器設(shè)計(jì)

毛熙濤　彭森

摘 要：低通濾波器是一個(gè)通過低頻信號(hào)而衰減或抑制高頻信號(hào)的部件。理想濾波器電路的頻響在通帶內(nèi)應(yīng)具有一定幅值和線性相移，而在阻帶內(nèi)其幅值應(yīng)為零。有源濾波器是指由放大電路及RC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的濾波器電路，它實(shí)際上是一種具有特定頻率響應(yīng)的放大器。濾波器的階數(shù)越高，幅頻特性衰減的速率越快，但RC網(wǎng)絡(luò)節(jié)數(shù)越多，元件參數(shù)計(jì)算越繁瑣，電路的調(diào)試越困難。根據(jù)指標(biāo)，本次設(shè)計(jì)選用PSPICE軟件設(shè)計(jì)并仿真二階有源低通濾波器。

關(guān)鍵詞：低通濾波器；集成運(yùn)放UA741；PSPICE

1. 引言

濾波器是一種能使有用頻率信號(hào)通過而同時(shí)抑制無用頻率信號(hào)的電子裝置，常用于信號(hào)處理、數(shù)據(jù)傳輸和干擾抑制等方面，有源低通濾波電路由集成運(yùn)放和無源元件電阻和電容構(gòu)成。它的功能是允許從零到某個(gè)截止頻率的信號(hào)無衰減地通過，而對(duì)其他頻率的信號(hào)有抑制作用。有源低通濾波電路可以用來濾除高頻干擾信號(hào)。但對(duì)于濾波器設(shè)計(jì)的綜合技術(shù)，由于其網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)的實(shí)際選擇和調(diào)試的困難，采用普通實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法不僅解決不了上述問題，還花費(fèi)大量時(shí)間和設(shè)計(jì)成本，以至于設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品價(jià)格昂貴，電路噪聲大等質(zhì)量問題也不盡人意。因此，對(duì)有源低通濾波器的設(shè)計(jì)新方法探討，仍有積極的實(shí)際意義。隨著集成運(yùn)放的廣泛應(yīng)用，有源濾波器的應(yīng)用更為廣泛，因此有源濾波器性能的分析和電路設(shè)計(jì)就成為一個(gè)核心問題。

2. 設(shè)計(jì)方案

濾波器是對(duì)輸入信號(hào)的頻率具有選擇性的一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，它允許某些頻率次（通常是某個(gè)頻率范圍）的信號(hào)通過，而其他頻率的信號(hào)幅值均要受到衰減或抑制。這些網(wǎng)絡(luò)可以由RLC元件或RC元件構(gòu)成的無緣濾波器，也可以由RC元件和有源器件構(gòu)成的有源濾波器。

根據(jù)幅頻特性所表示的通過或阻止信號(hào)頻率范圍的不同，濾波器可分為低通濾波器（LPF），高通濾波器（HPF），帶通濾波器（BPF），和帶阻濾波器（BEF）四種。從實(shí)現(xiàn)方法上可分為FIR，IIR濾波器。從設(shè)計(jì)方法上可分為切比雪夫?yàn)V波器，巴特沃思濾波器。從處理信號(hào)方面可分為經(jīng)典濾波器和現(xiàn)代濾波器。

3. 有源低通濾波器電路圖

5. 結(jié)論

低通濾波器是容許低于截止頻率的信號(hào)通過， 而高于截止頻率的信號(hào)不能通過的一種元器件或者電子線路組合。低通濾波器在音箱的分配器中能夠應(yīng)用，使得信號(hào)中的低音能被分離出來，送入單獨(dú)的放大器，使得低音音箱能夠工作，優(yōu)秀的低通濾波器能帶來更好的音質(zhì)享受。

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作者簡(jiǎn)介

毛熙濤（1994-），邵陽學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生。

通訊作者

彭森（1983-），邵陽學(xué)院信息工程系教師。