rlc-crd變換法有源rc濾波器的設(shè)計與研究【畢業(yè)論文】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(論文)</p><p><b>　　( 屆)</b></p><p>　　論文題目 RLC-CRD變換法有源RC濾波器的設(shè)計與研究</p><p>　　(英文) RLC-CRD transformation method of </p><p>　　active RC fi

2、lter design and research </p><p>　　所在學(xué)院 電子信息學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級 電子信息工程 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱

3、 </p><p>　　完成日期 年 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　濾波器是一種信號處理電路，其主要功能是實現(xiàn)信號的選頻傳輸。也就是說，濾波器就是選頻電路，可允許部分頻率的信號順利通過，而另一部分頻率的信號受到較大抑制。</p>

4、<p>　　濾波器是電子、通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，它的性能的好壞直接影響整機的性能，而集成電路實現(xiàn)的濾波器與其他濾波器相比，其波形質(zhì)量、幅度和頻率穩(wěn)定性等性能指標，都有了很大的提高。由于集成電路中電感L不能夠被集成，所以用濾波器的集成就要用其他的方法設(shè)計出等效電感，RLC-CRD變換法有源RC濾波器的設(shè)計方法就是設(shè)計不直接使用電感的濾波器，從而有利于濾波器的集成。</p><p>　　有源濾波器的設(shè)計

5、可以分成級聯(lián)法和模擬 LC梯形網(wǎng)絡(luò)法。而模擬 LC梯形網(wǎng)絡(luò)法包含接地仿真電感法和RLC-CRD變換法。由于LC梯形低通濾波器中含有浮地電感，不能用仿真電感替換，LC梯形低通濾波器可運用RLC-CRD變換法來實現(xiàn)相應(yīng)有源RC低通濾波器的設(shè)計。</p><p>　　研究不含浮地電容的無源RLC原型電路通過RLC-CRD變換法的替換來設(shè)計相應(yīng)的有源RC濾波器的實例，最終可獲得這種設(shè)計理念與方法。通過熟悉OrCAD Re

6、laese 9的開發(fā)環(huán)境，了解繪圖和仿真電路，通過學(xué)習(xí)和仿真成功集成電路，來實現(xiàn)RLC-CRD變換法有源RC濾波器的設(shè)計與研究。</p><p>　　關(guān)鍵詞：RLC-CRD變換法；有源RC濾波器；集成電路；頻變電阻</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Filter is a kind of signal p

7、rocessing circuit, its main function is to achieve the signal frequency transmission. The filter is a frequency selective circuit, allowing partial frequency signal passed, while the other part of frequency signal by a l

8、arger inhibition.</p><p>　　Filter is electronics, communication system of key components, it's performance will have a direct impact on the performance of the whole machine, and integrated circuit of the

9、 realization of the filter and other than filter, the waveform quality, amplitude and frequency stability of performance indicators, had the very big enhancement.</p><p>　　The design of the active power filt

10、er can be divided into cascade method and simulation LC trapezoid network. Simulate the LC trapezoid network to include ground simulation method and the inductance RLC-CRD transform method. Because LC trapezoid low-pass

11、filter contains floating ground inductance, cannot use the simulation inductance replace, LC lowpass filter can only use trapezoid RLC-CRD method to realize the corresponding transformation active RC low-pass filter desi

12、gn.</p><p>　　Research does not contain the floating ground capacitance of the passive RLC circuit through prototype RLC-CRD transformation method to design the replacement of the corresponding active RC filt

13、er examples, can obtain the final design concepts and methods. Through the familiar with OrCAD Relaese 9 development environment, understand the drawing and simulation circuit, through the study and the simulation succes

14、s integrated circuits, to realize the transformation method RLC-CRD active RC filter d</p><p>　　Key Words: RLC-CRD transform method; Active RC filter; Integrated circuit; Frequency variable resistance</p&

15、gt;<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1　引言1</b></p><p><b>　　2　電路設(shè)計3</b></p><p>　　2.1 基本原理3</p><p>　　2.1.1 RLC-CRD變換法3</p>

16、;<p>　　2.1.2 通用阻抗變換器4</p><p>　　2.1.3 接地頻變負電阻實現(xiàn)5</p><p>　　2.2有源RC低通濾波器的設(shè)計6</p><p>　　2.2.1無源CRD低通濾波器的實現(xiàn)7</p><p>　　2.2.2有源RC低通濾波器的實現(xiàn)8</p><p>　　2.3

17、運算放大器LM32411</p><p><b>　　3　電路仿真14</b></p><p>　　3.1 OrCAD Relaese 9簡介14</p><p>　　3.2 低通濾波器的仿真與分析15</p><p>　　4 制作和調(diào)試17</p><p><b>　　5　

18、結(jié)論18</b></p><p><b>　　致 謝19</b></p><p><b>　　參考文獻20</b></p><p>　　附錄1 系統(tǒng)實物圖21</p><p>　　附錄2 實驗原理圖22</p><p>　　附錄3 畢業(yè)設(shè)計作品說

19、明書23</p><p><b>　　1　引言</b></p><p>　　濾波器就是選頻電路，可允許部分頻率的信號順利通過，而另一部分頻率的信號受到較大抑制。信號能通過的頻率范圍稱為通頻帶或通帶；受到很大衰減或完全被抑制的頻率范圍被稱為阻帶。按功能分，濾波器分為低通、帶通、高通、帶阻等；按器件分，可分為無源濾波器和有源濾波器。</p><p&g

20、t;　　隨著科技不斷數(shù)字化，數(shù)字濾波器也越來越廣泛地應(yīng)用在各個領(lǐng)域中。但是模擬濾波器憑借自身的優(yōu)勢仍然有很高的研究價值。所有數(shù)字系統(tǒng)的前端，一般需要一個對微弱信號預(yù)處理的部分；在抽樣量化之前，還需要一個對信號最高頻率進行限制的處理。這些都只能使用模擬濾波器。RC有源濾波器是模擬濾波器中最實用、應(yīng)用范圍最廣泛的濾波器。其標準化電路的種類很少，僅使用及R、C元件，因此非常便于集成，這給推廣應(yīng)用帶來革命性影響。因為不使用電感、特別是大型電感，

21、也因為運放在性能的飛速提高的同時價格卻一降再降，所以在成本方面有源濾波器已經(jīng)變得比無源濾波器還有優(yōu)勢。</p><p>　　有源濾波器的設(shè)計可以分成級聯(lián)法和模擬LC梯形網(wǎng)絡(luò)法。級聯(lián)法的優(yōu)點是設(shè)計簡單，調(diào)整容易。它的缺點是響應(yīng)對元件變化的靈敏度較高。因此，級聯(lián)法適用于濾波器階數(shù)比較低、Q值較小、濾波器的性能要求不高的場合；模擬LC梯形網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法的優(yōu)點是響應(yīng)對元件變化的靈敏度低，適用于設(shè)計高質(zhì)量的有源濾波器或設(shè)計Q

22、值高的濾波器。 </p><p>　　模擬LC梯形網(wǎng)絡(luò)法中又包括幾種設(shè)計方法。</p><p>　　1、跳耦型梯形模擬：其使用有源RC積分器、比例器，對無源LC梯形結(jié)構(gòu)中的電壓、電流關(guān)系進行模擬。該法因使用有源與無源元件較多，運放使用多，所以不可避免地引入有源噪音及不穩(wěn)定性。</p><p>　　2、模擬電感實現(xiàn)LC梯形濾波器：該法利用對無源LC梯形濾波器中的電感進

23、行模擬，進而實現(xiàn)低靈敏度的濾波器特性。但由于浮地電感的實現(xiàn)問題未很好解決，該法都利用接地仿真電感替換無源網(wǎng)絡(luò)中的真實電感，來實現(xiàn)有源RC網(wǎng)絡(luò)。因此，它的使用范圍受到了限制。</p><p>　　3、LC梯形網(wǎng)絡(luò)的FDNR模擬：RLC-CRD變換法于1969年被Bruton所提出來。其能將無源LC梯形濾波器轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的FDNR濾波器。該法就是將無源濾波器的元件R、L、C對應(yīng)轉(zhuǎn)換成C、R、D，其中D就是頻變負電阻（

24、FDNR）來實現(xiàn)有源RC濾波器。實現(xiàn)的有源RC濾波器保留了無源LC梯形濾波器的低靈敏度的特性。由于浮地FDNR電路的實現(xiàn)方法問題未能很好的解決，所以只能對無源LC低通濾波器進行FDNR直接模擬，對LC帶通濾波器進行FDNR間接模擬。因此，浮地FDNR的電路實現(xiàn)同樣限制了FDNR濾波器的應(yīng)用范圍。</p><p>　　由于LC梯形低通濾波器電路中含有浮地電感，而浮地電感不能直接用仿真電感替換。利用RLC-CRD變換

25、法就可以達到將電感L變換成其他的無源或有源元件，來實現(xiàn)有源RC濾波器。在無源濾波器中，如果將電路各元件的阻抗乘以1/s以后，也不會影響電路的轉(zhuǎn)移函數(shù)，結(jié)果是:值為R的電阻變換值為1/R的電容；值為L的電感變換值為L的電阻；C的電容變換為1/（s2C）的頻變負電阻（FDNR）。這樣的變換就是RLC-CRD變換。</p><p>　　RLC-CRD變換法是變換阻抗方法中最重要而又常見的一種。其優(yōu)點及特點是，這個轉(zhuǎn)換給

26、每個阻抗乘上一個不影響轉(zhuǎn)移函數(shù)的比例因子，該比例因子引入一個新的有源元件，即頻變負阻(FDNR)，它很容易被實現(xiàn)。用此種方法實現(xiàn)的高階濾波器比用電感模擬法實現(xiàn)的高階濾波器所需的有源器件數(shù)目要少。RLC-CRD變換法是基于對LC梯形網(wǎng)絡(luò)元件模擬的設(shè)計方法的其中一種，由于雙端接電阻或雙端接載的LC梯形網(wǎng)絡(luò)具有很低的靈敏度，所以用基于對LC梯形網(wǎng)絡(luò)模擬的方法設(shè)計出的有源濾波器也具有比較低的靈敏度。</p><p>　　

27、本文簡單介紹了RC有源濾波器的結(jié)構(gòu)，以基于RLC-CRD變換法來實現(xiàn)有源低通濾波器設(shè)計為例，完成了其設(shè)計過程，并利用電子仿真軟件OrCAD Relaese 9進行了仿真。根據(jù)文中給出的方法，可以方便地利用RLC-CRD變換法設(shè)計有源RC濾波器。</p><p><b>　　2　電路設(shè)計</b></p><p><b>　　2.1 基本原理</b>

28、</p><p>　　有源RC濾波器的設(shè)計方法隨著研究的不斷深入而繁衍出了許多種不同的方案，比如：級聯(lián)法和模擬LC梯形網(wǎng)絡(luò)法等。級聯(lián)法的優(yōu)點是設(shè)計簡單，調(diào)整容易，但它的缺點是響應(yīng)對元件變化的靈敏度較高。而模擬LC梯形網(wǎng)絡(luò)法的優(yōu)點是響應(yīng)對元件變化的靈敏度低，適用于設(shè)計高質(zhì)量的有源濾波器或設(shè)計Q值高的濾波器。RLC-CRD變換法屬于模擬LC梯形網(wǎng)絡(luò)法中的一種設(shè)計方法，其實現(xiàn)的有源RC濾波器保留了無源LC梯形濾波器的低

29、靈敏度的特性。</p><p>　　2.1.1 RLC-CRD變換法</p><p>　　在無源濾波器中，如果將電路中各元件的阻抗乘以任意常數(shù)K，則不會影響電路的轉(zhuǎn)移函數(shù)，而且各元件的性質(zhì)不變。將各元件阻抗都乘以K/s，則各元件發(fā)生了轉(zhuǎn)變。電阻R：乘以K/s以后，變成RK/s，即電阻變換成電容；電感L：乘以K/s以后，變成KL，即電感變成電阻；電容C：乘以K/s以后，變成K/s2C其阻抗為

30、-K/w2C，是一個與頻率有關(guān)的負阻抗，稱為頻變負阻抗。當常數(shù)K=1時，則值為R的電阻變換值為1/R的電容；值為L的電感變換值為L的電阻；值為C的電容變換為1/（s2C）的頻變負電阻（FDNR），關(guān)系如圖2.1所示。頻變負電阻用D表示，這變換就是RLC-CRD變換。而利用RLC-CRD變換將無源LC網(wǎng)絡(luò)變換成有源RC網(wǎng)絡(luò)的方法稱為RLC-CRD變換法。</p><p>　　圖2-1 各元件變換關(guān)系</p&g

31、t;<p>　　2.1.2 通用阻抗變換器</p><p>　　通用阻抗變換器常在摸擬LC梯形網(wǎng)絡(luò)法中被用到。阻抗變換器的作用就是實現(xiàn)阻抗的變換。而RLC-CRD變換法是變換阻抗方法中最重要而又常見的一種，也應(yīng)用到阻抗變換器。通用阻抗變換器的電路圖如圖2.2所示</p><p>　　圖2-2 通用阻抗變換器</p><p>　　由圖可以看到其電路由兩個

32、反相輸入端連接在一起的運算放大器和五個串聯(lián)阻抗組成。</p><p>　　通過定理公式的計算，我們不難算出該變換器的輸入阻抗為</p><p><b>　　(2-1)</b></p><p>　　由公式（2-1）可以看出，通用阻抗變換器的特點是：如果適當改變串聯(lián)在電路中的五個阻抗元件Z1、Z2、Z3、Z4、Z5的性質(zhì)，就可以使整個電路的等效阻抗

33、Z的性質(zhì)發(fā)生變化，從而得到不同性質(zhì)的輸入阻抗。例如將Z2（或者Z4）為電容，其他都為電阻，則：</p><p><b>　　（2-2）</b></p><p>　　該阻抗與頻率成正比，相當于一個電感，其值為：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　2.1.3 接地頻變負

34、電阻實現(xiàn)</p><p>　　我們可利用阻抗變換器來實現(xiàn)頻變負電阻。將Z1、Z5為電容，其他都為電阻，則電路的輸入阻抗為</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　則其中，</b></p><p>　　當時，F(xiàn)DNR阻抗為一負實數(shù)，且與頻率的二次方成反比，即<

35、/p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　由式（2-5）可得到頻變負電阻，這樣實現(xiàn)的頻變負電阻是一個接地頻變負電阻。頻變負電阻的實現(xiàn)電路和電路符號分別如圖2-3和圖2-4所示。</p><p>　　圖2-3 頻變負電阻的實現(xiàn)電路</p><p><b>　　圖2-4 電路符號</b&g

36、t;</p><p>　　2.2有源RC低通濾波器的設(shè)計</p><p>　　對于低通濾波器設(shè)計，首先要根據(jù)給定的技術(shù)指標，設(shè)計一個歸一化的LC低通原形濾波器。在設(shè)計好低通原形濾波器之后，對低通原形濾波器實行RLC-CRD變換。由于目前還沒有有效的模擬浮地FDNR元件的電路，因此，在選擇低通原形濾波器的結(jié)構(gòu)時，要使實行了RLC-CRD變換之后所有的FDNR元件都接地，即，不出現(xiàn)浮地FDNR

37、元件。在對原形電路實行了RLC-CRD變換之后，利用圖2-3中的電路代替濾波器電路中的FDNR元件，然后再進行反歸一化運算以及給運算放大器提供直流通路，就完成了低通濾波器的設(shè)計。下面，用實例說明低通濾波器的設(shè)計過程。</p><p>　　根據(jù)歸一化五階橢圓無源低通濾波器如圖2-5所示，利用RLC-CRD變換法設(shè)計出有源RC低通濾波器。 </p><p>　　圖2-5無源低通濾波器電路<

38、;/p><p>　?。ㄗⅲ弘娮枰驭笧閱挝?電容以F為單位,電感以H為單位）</p><p>　　2.2.1無源CRD低通濾波器的實現(xiàn)</p><p>　　無源CRD低通濾波器實現(xiàn)步驟就是對歸一化低通濾波器進行RLC-CRD變換。通過變換，將原來的RLC低通濾波器電路變換成為不含電感的歸一化CRD低通濾波器。我們可將圖2-5基礎(chǔ)的無源低通濾波器進行變換實現(xiàn)，變換以后的電路

39、如圖2-6所示。</p><p>　　圖2-6 RLC-CRD變換以后的電路</p><p>　　（注：電阻以Ω為單位,電容以F為單位）</p><p><b>　　變換結(jié)果：</b></p><p>　　圖2-5中電阻值都為1Ω的電阻R1和R2變換成為圖2-6中電容值為1F的電容C1和C2；</p>&l

40、t;p>　　圖2-5中電感值分別為1.340H、0.143H、1.923H、0.401H和1.139H的電感L1、L2、L3、L4和L5變換成為圖2-6中電阻值分別為1.340Ω、0.143Ω、1.923Ω、0.401Ω和1.139Ω的電阻R1、R2、R3、R4和R5；</p><p>　　圖2-5中電容值為1.177F和0.954F的電容C1和C2變換成為圖2-6中大小分別為1/(1.177s2)和1/(

41、0.954s2)的頻變負電阻D1和D2。</p><p>　　2.2.2有源RC低通濾波器的實現(xiàn)</p><p>　　用圖2-3所示的頻變負電阻電路替換原五階低通濾波器圖2-6中的D1和D2，得到有源RC低通濾波器電路如圖2-7所示。</p><p>　　圖2-7原五階橢圓低通濾波器電路</p><p>　?。ㄗⅲ弘娮枰驭笧閱挝?電容以F為單

42、位）</p><p>　　由通用阻抗變換器的輸入阻抗公式，可以求的頻變負電阻D1中的C1、R2、R3、R4和C5分別為1F、1Ω、1Ω、1.177Ω、1F；頻變負電阻D2中的C1、R2、R3、R4和C5分別為1F、1Ω、1Ω、0.954Ω、1F。</p><p>　　如果將端接電阻R0變?yōu)?0Ω，截止頻率w0擴大10K，則變成了另一個低通濾波器。需對網(wǎng)絡(luò)電路同時進行阻抗去歸一化和頻率去歸一

43、化處理，則根據(jù)去歸一化后網(wǎng)絡(luò)電阻R，電感L，電容C與原歸一化R*，L*，C*的關(guān)系公式：</p><p><b>　　(2-6)</b></p><p><b>　　(2-7)</b></p><p><b>　　(2-8)</b></p><p>　　利用（2-6）、（2-7

44、）、（2-8）變換圖2-7，得到變換后的新有源低通濾波器。根據(jù)公式可得變化后的元件值為：</p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　；</b><

45、/p><p><b>　??；</b></p><p><b>　??；</b></p><p>　　頻變負電阻D1中 ；；</p><p>　　頻變負電阻D2中；；</p><p>　　圖2-8 變化后的有源低通濾波器</p><p>　?。ㄗⅲ弘娮枰驭笧閱?/p>

46、位,電容以F為單位）</p><p>　　圖2-8就是截止頻率擴大了10K的網(wǎng)絡(luò)電路圖。</p><p>　　2.3運算放大器LM324</p><p>　　圖2-7中的運算放大器選用了LM324。LM324系列器件帶有真差動輸入的四運算放大器。與單電源應(yīng)用場合的標準運算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流

47、為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。每一組運算放大器可用圖1所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。</p>

48、<p>　　LM324的引腳排列見圖2-9。</p><p>　　圖2-9 LM324引腳</p><p>　　運算放大器LM324的1、2、3腳是一組5、6、7腳是一組，8、9、10腳是一組，12、13、14腳是一組，剩下的兩個腳是電源，1、7、8、14是各組放大器的輸出腳，其它的就是輸入腳。</p><p>　　LM324的特點:1.短路保護輸出 ；

49、2.真差動輸入級 ；3.可單電源工作：3V-32V ；4.低偏置電流：最大100nA ；5.每封裝含四個運算放大器；6.具有內(nèi)部補償?shù)墓δ埽?.共模范圍擴展到負電源 ；8.行業(yè)標準的引腳排列 ；9.輸入端具有靜電保護功能。</p><p>　　圖2-10 LM324實物圖</p><p><b>　　3　電路仿真</b></p><p>　　3

50、.1 OrCAD Relaese 9簡介</p><p>　　ORCAD是一款基于Windows 操作環(huán)境下的電路設(shè)計工具。利用ORCAD軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)繪制電路原理圖以及為制作PCB和可編程的邏輯設(shè)計提供連續(xù)性的仿真信息。</p><p>　　Cadence OrCAD Capture是一款多功能的PCB原理圖輸入工具。OrCAD Capture作為行業(yè)標準的PCB原理圖輸入方式，是當今世

51、界最流行的原理圖輸入工具之一，具有簡單直觀的用戶設(shè)計界面。OrCAD Capture CIS具有功能強大的元件信息系統(tǒng)，可以在線和集中管理元件數(shù)據(jù)庫，從而大幅提升電路設(shè)計的效率。</p><p>　　OrCAD Capture提供了完整的、可調(diào)整的原理圖設(shè)計方法，能夠有效應(yīng)用于PCB的設(shè)計創(chuàng)建、管理和重用。將原理圖設(shè)計技術(shù)和PCB布局布線技術(shù)相結(jié)合，OrCAD能夠幫助設(shè)計師從一開始就抓住設(shè)計意圖。不管是用于設(shè)計模

52、擬電路、復(fù)雜的PCB、FPGA和CPLD、PCB改版的原理圖修改，還是用于設(shè)計層次模塊，OrCAD Capture都能為設(shè)計師提供快速的設(shè)計輸入工具。此外，OrCAD Capture原理圖輸入技術(shù)讓設(shè)計師可以隨時輸入、修改和檢驗PCB設(shè)計。</p><p>　　OrCAD Relaese 9的優(yōu)點：</p><p>　　1、圖形化、平面化和層次化設(shè)計能力提高了原理圖設(shè)計效率；</p&

53、gt;<p>　　2、與強大的元件信息系統(tǒng)（CIS）高度集成，促進優(yōu)選器件和已有器件庫的重用，可以加快原理圖設(shè)計進程，降低項目成本；</p><p>　　3、便于查找元件，并與MRP、ERP、PDM數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)高度集成；</p><p>　　4、為用戶提供超過200萬的免費元件庫，便于靈活選擇設(shè)計元件；</p><p>　　5、集中管理物料編號和器件信息

54、；</p><p>　　6、可進行數(shù)據(jù)流程、封裝以及互聯(lián)的在線設(shè)計規(guī)則檢查；</p><p>　　7、用戶可以對元件、連線、網(wǎng)絡(luò)、引腳和標題框進行靈活的編輯和定義；</p><p>　　8、可以導(dǎo)入和導(dǎo)出所有常用的設(shè)計文件格式；</p><p>　　9、宏記錄器可用于復(fù)雜的原理圖編輯和定制過程的錄制。</p><p>

55、　　3.2 低通濾波器的仿真與分析</p><p>　　我們利用OrCAD Relaese 9將原歸一化低通濾波器圖2-7繪制出來并設(shè)置各元件的常數(shù)和各種設(shè)置參數(shù)進行模擬仿真，仿真結(jié)果如圖3-1。</p><p>　　圖3-1 原低通濾波器仿真圖</p><p>　　由圖3-1可以看出其低通濾波器的各種參數(shù)：其截止頻率；通頻帶0～103.8mHz，阻頻帶103.8m

56、Hz～∞。</p><p>　　再通過上方法，利用OrCAD Relaese 9將圖2-8繪制出來并設(shè)置各元件的常數(shù)和各種設(shè)置參數(shù)進行模擬仿真。仿真結(jié)果如圖3-2。</p><p>　　圖3-2 變化后低通濾波器仿真圖</p><p>　　由圖3-2可以看出其低通濾波器的各種參數(shù)：其截止頻率；通頻帶：0～1KHz；阻頻帶：1KHz～∞。</p><

57、;p>　　由此可以看出圖3-2的濾波器的截止頻率是圖3-1的10K倍。滿足指定要求，通過這個方法可以變化出需求的規(guī)定規(guī)格的低通濾波器電路。</p><p><b>　　4 制作和調(diào)試</b></p><p>　　通過上面的設(shè)計，得到了我們想要的有源RC低通濾波器的電路圖圖2-10。再將電路圖利用實驗室的元件和電路板制作出相應(yīng)的低通濾波器。利用電路板的線路將相應(yīng)

58、的原值電阻、電容和放大器按照電路圖焊接、串聯(lián)起來。這樣就得到了相應(yīng)的有源RC低通濾波器。</p><p>　　由于電路圖中的元器件值與實際有的元器件有很大差別，因此我們竟可能選擇相近的元器件，保證其電路的誤差不要過大。最后進行調(diào)試實驗其制作出來的濾波器是否滿足要求。將其電路板接到相應(yīng)的測試工具上，測出其是否低通和通頻。</p><p>　　這樣制作出來的有源低通濾波器有利于電路集成，對于現(xiàn)

59、在高度集成的時代是很有利的一面。而且用模擬FDNR來實現(xiàn)高階低通電路比用運放實現(xiàn)的同種電路所用無源元件要少，性能更優(yōu)良。</p><p><b>　　5　結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)計方案按照任務(wù)書的要求來進行RLC-CRD變換法有源RC濾波器的設(shè)計與研究。本文采用了RLC-CRD變換法來設(shè)計有源低通濾波器。RLC-CRD變換直接模擬無源網(wǎng)絡(luò)，在結(jié)構(gòu)上是高階

60、一次實現(xiàn)的，在特性上繼承了無源網(wǎng)絡(luò)的低靈敏度優(yōu)點。圖2-3給出的是接地FDNR元件，所以被模擬的無源網(wǎng)絡(luò)中必須是接地電容這固然是一個局限，但通過RLC-CRD變換卻有效地避免了浮地電感。對于高階低通電路的設(shè)計，該變換是很有效的。用通用阻抗變換器來實現(xiàn)FDNR時，使所有無源無件接地，這樣有利于電路集成。而且用模擬FDNR來實現(xiàn)高階低通電路比用運放實現(xiàn)的同種電路所用無源元件要少，性能更優(yōu)良。</p><p>　　本次

61、的設(shè)計分成電路設(shè)計和電路仿真兩個部分。在電路設(shè)計中，首先認真的從頭開始學(xué)習(xí)了有源濾波器結(jié)構(gòu)及其設(shè)計方法、RLC-CRD變換法的基本原理，然后根據(jù)需要使用OrCAD Relaese 9軟件繪制電路圖。電路仿真就是根據(jù)OrCAD Relaese 9軟件繪制出來的電路圖進行仿真操作得出我們需要的仿真圖。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本次

62、畢業(yè)設(shè)計歷時四個多月，在這緊張而又充實的四個多月里，我收獲很多。首先要感謝我的指導(dǎo)老師?？吕蠋煘槲姨峁┝藘?yōu)良的實驗環(huán)境，以其豐富的學(xué)識、創(chuàng)造性的思維啟發(fā)我在設(shè)計中有所創(chuàng)新并順利完成畢業(yè)設(shè)計，他的嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度給我留下了深刻的印象并必將對我以后的人生產(chǎn)生有益的影響。而且無論是從畢業(yè)設(shè)計的選題、展開，還是最后論文的撰寫，柯老師都給予了我悉心的指導(dǎo)和無微不至的關(guān)懷?？吕蠋煹膶I(yè)能力非常優(yōu)秀，從他那里我學(xué)到了很多十分有用的知識和技能，是他讓我對

63、有源濾波器的設(shè)計有了全新的認識，使得我的專業(yè)技能達到了一個新的高度。</p><p>　　此外還要感謝和我在實驗室一起做畢業(yè)設(shè)計同學(xué)們。我們在畢業(yè)設(shè)計期間碰到問題互相討論默契合作，使得實驗項目得以快速而順利的完成。</p><p>　　最后，抽出寶貴時間主持答辯工作的各位老師表示感謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p&

64、gt;<p>　　[1] 楊志民,馬義德.現(xiàn)代電路理論與設(shè)計[M].清華大學(xué)出版社，2009，2. </p><p>　　[2] 邱關(guān)源.現(xiàn)代電路理論[M].北京：高等教育出版社,2001. </p><p>　　[3] Sesra A S,Brackett P.O. Filter theory and design:active and passive[M]. Matrix

65、 publishers,Inc.,1978. </p><p>　　[4] Jones D A martin K.Analog integrated circuit design[M]. John Wiley & Sons Inc.,1997. </p><p>　　[5]齊維迪斯.Y,安托尼蒂.P.MOS VLSL電信電路設(shè)計.石秉學(xué)譯[M]. 北京：人民郵電出版社,1988.

66、</p><p>　　[6]Yichang Sun. Note on two integrator loop OTA-C configurations. Electronics Letters, Vol.34(16),1998 . </p><p>　　[7] 王少夫.新型70MHz帶通濾波器設(shè)計[J].聲學(xué)與電子工程,2004,(04) . </p><p>　　

67、[8] 王少夫,朱義勝.基于貝塞爾帶通濾波器精確設(shè)計和仿真[J].大連海事大學(xué)學(xué)報 , 2005,(01) . </p><p>　　[9] 姚福安,徐衍亮.高性能多階有源帶通濾波器設(shè)計[J].電子測量與儀器學(xué)報 , 2005,(02) . </p><p>　　[10] 馮旭.一種高抑制帶通濾波器頻選組件的研制[J].中國電子科學(xué)研究院學(xué)報 , 2006,(06) . </p>

68、;<p>　　[11] 汪漢新.電路設(shè)計的PSpice仿真分析[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2003,(15) . </p><p>　　[12] 馬艷君,居繼龍.帶通濾波器計算機仿真[J].北京廣播學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版) , 2004,(03).</p><p>　　附錄1 系統(tǒng)實物圖</p><p>　　附錄2 實驗原理圖</p><

69、;p>　　附錄3 畢業(yè)設(shè)計作品說明書</p><p><b>　　一、作品名稱</b></p><p><b>　　二、作品功能</b></p><p><b>　　1、</b></p><p><b>　　2、</b></p>&l

70、t;p><b>　　……</b></p><p><b>　　三、運行環(huán)境</b></p><p><b>　　硬件環(huán)境</b></p><p><b>　　軟件環(huán)境</b></p><p><b>　　四、操作步驟</b>&l

71、t;/p><p><b>　　1、</b></p><p><b>　　2、</b></p><p><b>　　……</b></p><p><b>　　五、注意事項</b></p><p><b>　　1、</b&g