分析二阶低通滤波器电路图
​本文以Multisim为工作平台;深入分析了二阶低通滤波器电路。利用Multisim可以实现从原理图到PCB布线工具包(如Electronics Workbench的Ultiboard)的无缝隙数据传输，且界面直观，操作方便。
2 电路设计
由于一阶低通滤波器的幅频特性下降速率只有-20 dB/10 f，与理想情况相差太大，其滤波效果不佳。为了加快下降速率，使其更接近理想状态，提高滤波效果，我们经常使用二阶RC有源滤波器。采取的改进措施是在一阶的基础上再增加一节RC网络。
电路结构如图1所示，此电路上半部分是一个同相比例放大电路，由两个电阻R1，Rf和一个理想运算放大器构成。R1与Rf均为16 kΩ。下半部分是一个二阶RC滤波电路，由两个电阻R2，R3及两个电容C1，C2构成。其中R2，R3均为4 kΩ，C1，C2均为0.1μF。电路由一个幅度为1 mV，频率可调的交流电压源提供输入信号，用一个阻值为1 kΩ的电阻作为负载。
3 理论分析
3.1 频率特性
二阶低通滤波器电路的频率特性为：

3.2 通带电压放大倍数AUP
低频下，两个电容相当于开路，此电路为同相比例器。

3.3 特征频率f0与通频带截止频率fP

4 Multisim分析
4.1 虚拟示波器分析
在Multisim软件的虚拟仪器栏中选择虚拟双踪示波器，将示波器的A、B端分别连接到电路的输入端与输出端(即图1中的1、3节点)，再点击仿真按钮进行仿真，得到如下波形。
图2为输入信号频率为1 kHz，幅度为1 mV时二阶低通滤波器电路的输入输出情况。图中横坐标为时间，纵坐标为电压幅度。我们选择示波器扫描频率为1 ms/p。纵轴每格均代表1 mV，输出方式为Y/T方式。幅度大的为输入信号，幅度小的为输出信号。

很显然，输出信号的频率与输入信号一致，说明二阶低通滤波器电路不会改变信号频率。从图2还可以看出，在输入信号频率较大(如1 kHz)时输出信号的幅度明显小于输入信号的幅度。而低频情况下的理论计算结果AUP=2;即在低频情况下输出信号的幅度应为输人信号的两倍。很显然，输入信号频率较大时电路的放大作用已经不理想。
调节输入频率，使之分别为800 Hz，600 Hz，400 Hz，300 Hz，200 Hz，150 Hz，1 Hz。由虚拟示波器得到输入频率为1 Hz时的输出电压Uo1=2 mV，即AUP=2，与理论计算值相吻合。而输入频率为150 Hz时Uo2=1.5 mV。此时Uo2最接近截止时的输出电压UP=0.707Uo1=1.414 mV。这说明截止频率fP接近150 Hz。 (责任编辑：admin)