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基于Multisim10的有源低通滤波器设计及仿真
引言
滤波器是电子电路的基础元器件之一，其作用是对信号进行筛选和处理，从而实现信号的特定频带的选通或者抑制。滤波器广泛应用在通讯、音频处理、控制系统等领域，因此设计和研究滤波器的性能是电路和系统工程的重要环节之一。有源滤波器是一种基于放大器的滤波器，具有好的性能，如增益、带宽等，其滤波器型号也包括低通、高通、带通、带阻等多种类型，本文将基于Multisim10软件以低通滤波器为研究对象，介绍有源低通滤波器的设计和仿真。
设计与仿真
本文所需的元器件有：放大器、电容器、电阻器、理想运放等。
首先，我们需要根据给定的参数设计低通滤波器电路，这里我们以3dB截止频率为15kHz的二阶低通滤波器为例进行设计。由于有源低通滤波器是基于放大器的滤波器，通常会采用换能器来作为输入，以便减少输入电阻和噪声，提高信号的品质。因此，我们可以选择运放作为有源滤波器的放大器。接下来我们可以按以下步骤进行有源低通滤波器的设计。
1.确定电路拓扑
在有源滤波器中，我们通常采用Sallen-Key拓扑来实现滤波器的功能，该拓扑结构简单、稳定性好、带宽宽等优点，因此我们可以选择Sallen-Key拓扑作为低通滤波器的电路拓扑。
2.计算电路参数
由于我们需要设计的是二阶低通滤波器，因此我们可以采用标准的Sallen-Key二阶低通滤波器电路，如图1所示。在该电路中，我们需要确定有关电路元器件的参数，如电容值、电阻值等。
图1.Sallen-Key二阶低通滤波器电路
根据电路元件的参数，我们可以通过公式进行计算，得到有源滤波器的传输函数H(s)的一般形式表达式：
其中，ω0为圆频率，Q为质量因数，g为电压增益。
3.进行电路仿真
在确定好电路拓扑和参数后，我们可以将其输入进Multisim10软件进行电路仿真。仿真可以直观地反映电路的性能，如增益、截止频率、相位等，因此我们可以通过仿真数据对电路进行调整和优化。
图2为采用Multisim10仿真平台所得到有源低通滤波器的幅度响应曲线图，可以看到，该滤波器能够将高频信号通过滤波器的低通特性筛选掉，从而得到所需的低频信号。
图2.有源低通滤波器的幅度响应曲线
结论
通过对有源低通滤波器的设计与仿真，我们可以得出以下结论：
1.有源低通滤波器是基于放大器的滤波器，具有好的性能，如增益、带宽等。
2.采用Sallen-Key拓扑作为电路拓扑可以简单、稳定性好、带宽宽等优点。
3.通过Multisim10仿真软件，我们可以直观地反映电路的性能，如增益、截止频率、相位等，从而对电路进行调整和优化。
参考文献
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【3】张云雷,陈伟,陈星.基于Multisim10的有源滤波器实验研究[J].电子世界,2013,29(3):80-81.