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1、精品名师归纳总结封面可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结作者： PanHongliang仅供个人学习3.1 Multisim 元件库中 OTA 模块的创建3.1.1 Multisim 简介Multisim 10 是加拿大 Interactive Image Technologies公司推出的 Multisim 版本，是该公司电子线路仿真软件EWB （ Electronics Workbench,虚拟电子工作可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结台）的升级版。Multisim 10 用软件的方法虚拟电子与电工元器件，虚拟电子与电工仪器和外表，实现 “软件即元器件 ”和“软件
2、即仪器 ”。Multisim10 是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。Multisim 10 的虚拟测试仪器外表种类齐全，有一般试验用的通用仪器，如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源。仍有一般试验室少有或没 有的仪器，如波特图仪、字信号发生器、规律分析仪、规律转换器、失真仪、 频谱分析仪和网络分析仪。Multisim 10 具有较为具体的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真 分析、离散傅立叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析方法，以帮忙设计人员分析电路的性能。Multisim 10 可以
3、设计、测试和演示各种电子电路，包括电工电路、模拟电路、数字电路、射频电路、及部分微机接口电路等。可以对被仿真的电路中的 元器件设置各种故障，如开路、短路和不同程度的漏电等，从而观看不同故障 情形下的电路工作状况。在进行仿真的同时，软件仍可以储备测试点的全部数 据，列出被仿真电路的全部元器件清单，以及储备测试仪器的工作状态、显示 波形和具体数据等。利用 Multisim10 可以实现运算机仿真设计与虚拟试验，与传统的电子电路设计与试验方法相比，具有如下特点：设计与试验可以同步进行，可以边设计 边试验，修改调试便利。设计和试验用的元器件及测试仪器外表齐全，可以完 成各种类型的电路设计与试验。可便利
4、的对电路参数进行测试和分析。可直接 打印输出试验数据、测试参数、曲线和电路原理图。试验中不消耗实际的元器 件，试验所需元器件的种类和数量不受限制，试验成本低，试验速度快，效率 高。设计和试验胜利的电路可以直接在产品中使用28 。本设计结合 Multisim10 对二阶有源滤波器进行了电路的设计和仿真，加深了对电子电路设计的懂得，便利了应用。3.1.2 OTA 模块的创建Multisim 为设计、仿真和布局完整的印刷电路板供应了一个集成的平台。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结高度敏捷的数据库治理程序，使得为自定义原理图符号添加新的Spice 仿真模型变得非常便利，该原理图符号可用
5、于将精确的封装转换为布局。在Multisim 中将上述改进型大线性范畴的宽带CMOS OTA 电路创建为自定义元器件，命名为 OTA_2，如图 3.1 所示。OTA_2图 3.1 Multisim 中创建的 OTA 模块Fig.3.1 OTA module establishing in Multisim3.2 OTA-C 双二次节电压转移函数滤波器的传输函数可以写成下面的有理多项式形式：3.1其中， s是复频率变量， n 是滤波器的阶数。上式中多项式的系数， 和， 打算了滤波器的类型，如低通、高通、带通、带阻等，也打算了同类滤波器（如低通）的幅频与相频特性曲线的 外形。传输函数的分子、分母都
6、是s 的二次多项式的滤波器叫双二次滤波器。传输函数可以写成下面的形式：3.2低通、高通、带通、带阻滤波器的传输函数只是上式的特例14,29-33。二阶低通滤波器传输函数的标准形式为：3.3二阶高通滤波器传输函数的标准形式为：3.4二阶带通滤波器传输函数的标准形式为：3.5二阶带阻滤波器传输函数的标准形式为：3.6二阶全通滤波器传输函数的标准形式为：3.7可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结双二次 OTA-C 滤波器的结构之一如图 3.2 所示。它由三个通路（分别加输入信号 VA 、VB、VC）和两个环路组成。图 3.2 双二次 OTA-C 滤波器结构Fig.3.2 Two repe
7、ated OTA-C filter structureVAVO利用 Mason 法就，可以写出3.8这是一个双二次滤波器的特性公式。转变输入节点和接的点，可以实现不VBVC同的滤波功能：令，信号自 A 点输入，代入式 3.8，可得：，是二阶低通滤波器函数。 令，信号自 B 点输入，代入式 3.8，可得：，是二阶带通滤波器函数。 令，信号自 C 点输入，代入式 3.8，可得：，是二阶高通滤波器函数。令，将 A， C 两端相连作输入端，代入式 3.8，可得：，是二阶带阻滤波器函数。3.3 双 OTA 二阶滤波器设计3.3.1 双 OTA 二阶滤波器应用原理图 3.3 双 OTA 二阶滤波器电路原理
8、图Fig.3.3 Pair of OTA second order filter circuit一种典型的双 OTA 二阶滤波器电路原理图如图 3.3 所示14 。这个电路中包含两个 OTA 和两个电容，其中第一个OTA 和电容组成抱负积分器，其次个OTA 和电容组成有损耗积分器。输入信号有三个接人点，分别用VA、VB 、VC 表示。输出信号有两个负反馈环路。该电路的性能特点是极点频率值可以独立调剂。对图 3.1 所示电路，可以写出一下方程式：3.93.103.11两个积分器的传输函数分别为和，与图3.2 相比较可知：3.12可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结代入式 3.8，得：
9、3.143.13可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结功能输入端接法传输函数Qpp低通滤波带通滤波高通滤波带阻滤波此双 OTA 二阶滤波器的极点频率和极点 Q 值分别为：3.153.16当满意条件 gm1=gm2=gm 时， p、Qp分别为：3.173.18极点频率 p 正比于 gm 值，因此，转变 gm 可对 p 作线性调剂。极点 Q 值为常数，其值由 C1 与 C2的比值打算，不能用外部电信号调剂Q 值。当输入电压 Vi 分别作用于一个或几个输入端时，传输函数将分别具有不同类型的滤波特性。输入信号接入点位置及接的点位置与传输函数类型的对应关 系如表 3.1 所示。表 3.1 输入
10、条件与滤波特性表Table3.1 Import condition and the filtering characteristic property form依据表中内容，可得不同特性幅频响应的幅值如下： 低通：，带通：，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结高通：， 带阻：，3.3.2 双 OTA 二阶滤波器电路仿真3.3.2.1 双 OTA 二阶低通滤波器双 OTA 二阶低通滤波器的电路图如图 3.4 所示。图 3.4 双 OTA 二阶低通滤波器电路图Fig.3.4 Pair of OTA second order low pass filter circuit取偏置电压 VC
11、2 为固定值 -2.5V，调剂 C1、C2 参数，观看波特图变化情形。当 C1=C2=1pF 时，截止频率高达 1GHz。调整电容 C1=C2=1uF，截止频率为 15.8kHZ，观看波特图如图 3.5 所示。因此，在VC2 为定值时，电容越大， 截止频率越低。取电容为固定值 C1=C2=1uF，调剂偏置电压 VC2 大小，观看波特图变化情形。当 VC2=-5V 时，截止频率为 29KHz ，减小 VC2 至-0.4V 时，截止频率为2.84KHz ，再减小 报错，为 最小值。 VC2 可增大至 -7V ，此 时截止频率为37kHz。因此，在电容固定的情形下，VC2 肯定值越大，截止频率越高。
12、VC2可以在 -0.4V-7V 之间调剂。图 3.5 双 OTA 二阶低通滤波器幅频特性曲线Fig.3.5 Pair of OTA second order low pass filter amplitude-frequency characteristic curve3.3.2.2 双 OTA 二阶带通滤波器双 OTA 二阶带通滤波器的电路图如图3.6 所示。图 3.6 双 OTA 二阶带通滤波器电路图Fig.3.6 Pair of OTA second order band pass filter circuit diagram取偏置电压 VC2 为固定值 -5V ，调剂 C1、C2 参数
13、，观看波特图变化情形。发觉当调剂参数 C1 时，带通滤波器的下限截止频率随之变化，C1 增大， 曲线左移。当调剂参数C2 时，带通滤波器的上限截止频率随之变化，C2 增大，曲线右移。当 C1=C2 时无通带。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 3.7 双 OTA 二阶带通滤波器幅频特性曲线Fig.3.7 Pair of OTA second order band pass filter amplitude-frequency characteristic curve取电容为固定值 C1= 1uF， C2=10nF 时，调剂偏置电压VC2 大小，观看波特图变化情形。 VC2 的可
14、调范畴在 -2V-7V之间，通带中心频率范畴为几十kHz 到几 MHz 。3.3.2.3 双 OTA 二阶高通滤波器双 OTA 二阶高通滤波器的电路图如图3.8 所示。图 3.8 双 OTA 二阶高通滤波器电路图Fig.3.8 Pair of OTA second order high pass filters circuit diagram取偏置电压 VC2 为-7V ，调剂 C1、C2 参数，当 C1=C2=1uF 时，观看波特图变化情形，截止频率为 20kHz。图 3.9 双 OTA 二阶高通滤波器幅频特性曲线Fig.3.9 Pair of OTA second order high p
15、ass filters amplitude-frequency characteristic curve取电容为固定值 C1=C2=10nF，调剂偏置电压VC2 大小，观看波特图变化情形。当 VC2=-2V 时，截止频率为 806kHz ，增大 VC2 至-7V 时，截止频率为3.1MHz 。因此，在电容固定的情形下，VC2 值越大，截止频率越高。 VC2 可以在-2V-7V 之间调剂。3.3.2.3 双 OTA 二阶带阻滤波器双 OTA 二阶带阻滤波器的电路图如图3.10 所示。图 3.10 双 OTA 二阶带阻滤波器电路图Fig.3.10 Pair of OTA second order
16、band elimination filter circuit diagram在双 OTA 二阶带阻滤波器中，当C1=C2 时，阻带很窄， C1、C2 同时增大，阻带左移，如将C1、C2 缩小三个数量级，就阻带中心频带频率扩大三个数量级。取 VC2=-5V 时， C1=C2=1nF 时，阻带中心频率为25MHz 。调剂 VC2=- 1V，阻带中心频率变为 5MHz 。与 VC2 呈线性关系。 VC2 可调范畴 -1V-7V 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 3.11 双 OTA 二阶带阻滤波器幅频特性曲线Fig.3.11 Pair of OTA second order b
17、and elimination filters amplitude-frequency characteristiccurve3.4 本章小结本章在 Multisim 元件库中创建自定义 OTA 模块的基础上，利用 Multisim 10 对双 OTA 二阶滤波器电路进行了设计与仿真。第一介绍了 Multisim 仿真软件以及在 Multisim元件库中创建自定义 OTA模块。然后介绍了 OTA-C 滤波器的性能特点，分析了OTA-C 双二次节电压转移函数。重点分析验证了二阶OTA-C 有源滤波器实现低通、高通、带通、带阻等不同滤波功能时的参数调剂范畴，为数控型OTA-C 连续时间滤波器的设计
18、做了良好的预备。版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理。版权为潘宏亮个人全部This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is Pan Hongliangs personal ownership.用户可将本文的内容或服务用于个人学习、讨论或观赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律的规定，不得侵害本网站及相关权益人的合法权益。除此以 外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权益人的书面许可，并支付酬劳。Use
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