基于Pspice的有源低通滤波器设计

毛熙涛　彭森

摘 要：低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。理想滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移，而在阻带内其幅值应为零。有源滤波器是指由放大电路及RC网络构成的滤波器电路，它实际上是一种具有特定频率响应的放大器。滤波器的阶数越高，幅频特性衰减的速率越快，但RC网络节数越多，元件参数计算越繁琐，电路的调试越困难。根据指标，本次设计选用PSPICE软件设计并仿真二阶有源低通滤波器。

关键词：低通滤波器；集成运放UA741；PSPICE

1. 引言

滤波器是一种能使有用频率信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置，常用于信号处理、数据传输和干扰抑制等方面，有源低通滤波电路由集成运放和无源元件电阻和电容构成。它的功能是允许从零到某个截止频率的信号无衰减地通过，而对其他频率的信号有抑制作用。有源低通滤波电路可以用来滤除高频干扰信号。但对于滤波器设计的综合技术，由于其网络元件参数的实际选择和调试的困难，采用普通实验设计方法不仅解决不了上述问题，还花费大量时间和设计成本，以至于设计出的产品价格昂贵，电路噪声大等质量问题也不尽人意。因此，对有源低通滤波器的设计新方法探讨，仍有积极的实际意义。随着集成运放的广泛应用，有源滤波器的应用更为广泛，因此有源滤波器性能的分析和电路设计就成为一个核心问题。

2. 设计方案

滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率次（通常是某个频率范围）的信号通过，而其他频率的信号幅值均要受到衰减或抑制。这些网络可以由RLC元件或RC元件构成的无缘滤波器，也可以由RC元件和有源器件构成的有源滤波器。

根据幅频特性所表示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器（LPF），高通滤波器（HPF），带通滤波器（BPF），和带阻滤波器（BEF）四种。从实现方法上可分为FIR，IIR滤波器。从设计方法上可分为切比雪夫滤波器，巴特沃思滤波器。从处理信号方面可分为经典滤波器和现代滤波器。

3. 有源低通滤波器电路图

5. 结论

低通滤波器是容许低于截止频率的信号通过， 而高于截止频率的信号不能通过的一种元器件或者电子线路组合。低通滤波器在音箱的分配器中能够应用，使得信号中的低音能被分离出来，送入单独的放大器，使得低音音箱能够工作，优秀的低通滤波器能带来更好的音质享受。

参考文献

[1] 康华光.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1999.

[2] 赵雅兴主编.电子线路PSPICE分析与设计[M].天津：天津大学出版社，1995.

[3] 贾新章.OrCAD/Pspice 9 实用教程[M].西安：西安电子科技大学出版社，2000

[4] 朱铭锆， 赵勇， 甘泉. DSP应用系统设计[M].北京：电子工业出版社，2002.

作者简介

毛熙涛（1994-），邵阳学院电子科学与技术专业学生。

通讯作者

彭森（1983-），邵阳学院信息工程系教师。