基于EDA和MATLAB的濾波器設計及優(yōu)化研究.pdf

1、傳統(tǒng)的電路設計從方案的提出，驗證和修改都是由人工完成的，設計方案的驗證和修改一般都是采用搭試驗電路的方式進行，這種方法花費高，效率低。從20世紀70年代開始，隨著電路設計要求的提高以及計算機技術的廣泛應用，傳統(tǒng)設計方法已經(jīng)遠遠不能滿足要求，電子線路的設計也發(fā)生了根本性的變革，隨著EDA(ElectronicDesignAutomation)技術的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了許多以EDA技術為內(nèi)核的電子系統(tǒng)仿真軟件，在這些仿真軟件的基礎上進行電路分析

2、與設計，大大減輕了建立電路模型的工作量和對復雜運算的處理，不但能實現(xiàn)以EDA技術為基礎的通用電路分析和設計，而且還能夠實現(xiàn)電路性能和可靠性的并行分析與設計。 在眾多的EDA軟件中,OrCAD公司的PSpice軟件提供了基于Windows平臺的集成設計環(huán)境，方便了用戶的使用，由于它提供了很多生產(chǎn)廠家的元器件模型，在此基礎上進行電路分析和設計研究更具有實際意義。這樣做縮短了研發(fā)周期，降低了研究成本及風險，實現(xiàn)了真正意義上的電子設計自

3、動化。本文主要是以模擬濾波器電路為研究和設計對象，所有的設計和仿真實現(xiàn)都是在EDA工具協(xié)同MATLAB下完成的。 濾波器是一種能從含有很寬頻率成分的信號中選出所需要的成分，并將不需要的成分衰減掉的電路，可利用它來分開或組合不同的頻率，如在放大器，混頻器以及多路通信電路中等，濾波器既可以用來限定大功率發(fā)射機在規(guī)定頻帶內(nèi)輻射，反過來又可以用來防止接收機受到工作頻帶以外的噪聲干擾。總之，從超長波經(jīng)微波到光波以上的所有電磁波段，都需要濾

4、波器，高性能濾波器的設計是當今一個活躍的研究課題。隨著科技的發(fā)展，小型化，集成化電路是當今工程應用的主流，而傳統(tǒng)的無源濾波器在這方面有很大的局限性，基于運放的有源濾波電路卻在這些方面有很大的優(yōu)勢，因此使用EDA軟件技術來實現(xiàn)有源濾波器的設計及研究具有一定的理論及現(xiàn)實意義。 本文系統(tǒng)的闡述了各種模擬濾波器(低通，高通，帶通，帶阻)的(綜合)設計理論，包括從濾波器設計指標的提出到一個具體電路實現(xiàn)的全過程。利用EDA工具對設計方案進行

5、了驗證和優(yōu)化，給出了實例驗證仿真結果和優(yōu)化過程。在EDA中利用容差分析實現(xiàn)了傳統(tǒng)方法的電路樣機試制和小批量投產(chǎn)過程，從而不但能設計元器件的容差及電路的性能，而且可以由統(tǒng)計直方圖分析結果預計產(chǎn)品的生產(chǎn)合格率。最后提出了不同于傳統(tǒng)模擬濾波器設計的方法，即不通過手工計算或查表而通過MATLAB程序實現(xiàn)模擬濾波器傳遞函數(shù)二階級聯(lián)形式，并在MATLAB環(huán)境下對實現(xiàn)的模擬濾波器進行了幅頻特性的仿真驗證，之后通過雙線性變換將模擬濾波器數(shù)字化得到數(shù)字域