通用雙極點(diǎn)高通有源濾波器綜述【文獻(xiàn)綜述】

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1、畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述電子信息工程通用雙極點(diǎn)高通有源濾波器綜述摘要：本文對(duì)通用雙極點(diǎn)高通有源濾波作了較為全面的介紹。概括了各種不同濾波器濾波特性、設(shè)計(jì)方法及用各種軟件進(jìn)行的仿真。比較了幾種有代表性的濾波器設(shè)計(jì)方法，并對(duì)未來(lái)有源濾波器的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：濾波器；設(shè)計(jì)方法；仿真；展望1、引言濾波器是一種能使有用信號(hào)順利通過(guò)而同時(shí)對(duì)無(wú)用頻率信號(hào)進(jìn)行抑制(或衰減)的電子裝置。工程上常用它來(lái)做信號(hào)處理、數(shù)據(jù)傳送和抑制干擾等[1]。通用雙極點(diǎn)高通有源濾波的優(yōu)點(diǎn)是：高頻信號(hào)不僅沒(méi)有能量損耗，而且還可以放大，負(fù)載效應(yīng)不明顯，多級(jí)相聯(lián)時(shí)相互影響很小，利用級(jí)聯(lián)的簡(jiǎn)單方法很

2、容易構(gòu)成高階濾波器，并且濾波器的體積小、重量輕、不需要磁屏蔽[2]，反映動(dòng)作迅速，濾除諧波可達(dá)到95％以上，補(bǔ)償無(wú)功細(xì)致[3]。2、濾波器分類(lèi)及應(yīng)用2.1按采用元器件分無(wú)源濾波器：僅由無(wú)源元件(R、L和C)組成的濾波器，它是利用電容和電感元件的電抗隨頻率的變化而變化的原理構(gòu)成的。有源濾波器：由無(wú)源元件(一般用R和C)和有源器件(如集成運(yùn)算放大器）組成。2.2按所通過(guò)信號(hào)的頻段　　按所通過(guò)信號(hào)的頻段分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器四種?！　〉屯V波器：它允許信號(hào)中的低頻或直流分量通過(guò)，抑制高頻分量或干擾和噪聲。　　高通濾波器：它允許信號(hào)中的高頻分量通過(guò)，抑制

3、低頻或直流分量。　　帶通濾波器：它允許一定頻段的信號(hào)通過(guò)，抑制低于或高于該頻段的信號(hào)、干擾和噪聲。6帶阻濾波器：它抑制一定頻段內(nèi)的信號(hào)，允許該頻段以外的信號(hào)通過(guò)。2.3濾波器的選取及應(yīng)用濾波器在測(cè)試系統(tǒng)或?qū)Ｓ脙x器儀表中是一種常用的變換裝置．例如：帶通濾波器用作頻譜分析儀中的選頻裝置;低通濾波器用作數(shù)字信號(hào)分析系統(tǒng)中的抗頻混濾波;高通濾波器被用于聲發(fā)射檢測(cè)儀中剔除低頻干擾噪聲;帶阻濾波器用作電渦流測(cè)振儀中的陷波器等等。[4]3、濾波器設(shè)計(jì)方法及仿真3.1高性能多階有源帶通濾波器設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)高階巴特沃思低通濾波器的特性研究，選擇了二階正反饋帶通濾波器和高階諧振型

4、帶通濾波器然后通過(guò)查設(shè)計(jì)手冊(cè)表格，確定元件歸一化值，最后將元件歸一化值換算到所要求的頻段及實(shí)際數(shù)值，然后到實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建電路并調(diào)試修改，設(shè)計(jì)一實(shí)際帶通濾波器。根據(jù)設(shè)計(jì)的電路，在EDA軟件Multisim2001進(jìn)行了仿真虛擬實(shí)驗(yàn)，由于該軟件具有非常強(qiáng)的有源元件和無(wú)源元件庫(kù)，并且可以對(duì)無(wú)源元件的精度進(jìn)行設(shè)置，可以使仿真結(jié)果更真實(shí)。同時(shí)對(duì)該電路還進(jìn)行了參數(shù)掃描分析、噪聲分析、靈敏度分析、溫度掃描分析等。通過(guò)的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該有源濾波器具有比較好的選頻特性；靈敏度比較高，調(diào)試方便，比較好地滿(mǎn)足了實(shí)際系統(tǒng)的需要。將傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與現(xiàn)代EDA技術(shù)相結(jié)合，對(duì)于復(fù)雜濾波器

5、的設(shè)計(jì)，可以大大加快設(shè)計(jì)速度，設(shè)計(jì)成功率可達(dá)到100%。[5]3.2基于貝塞爾帶通濾波器精確設(shè)計(jì)和仿真帶通濾波器技術(shù)指標(biāo)要求帶寬3dB為2MHz,在4MHz處最小衰減為35dB.在整個(gè)通帶內(nèi)時(shí)延不變。雖然目前最常用的濾波器設(shè)計(jì)方法是巴特沃斯、切比雪夫、橢圓函數(shù)等幾種形式,但這些方法在設(shè)計(jì)140MHz濾設(shè)器時(shí),要通過(guò)變換以實(shí)現(xiàn)其帶通,并且它們所設(shè)計(jì)的濾波器其群延遲特性在通帶內(nèi)呈現(xiàn)凹形波形,在其實(shí)際的使用(如在廣播、移動(dòng)通信中的中頻濾波、二次濾波)中要進(jìn)行群延遲均衡,這使設(shè)計(jì)步驟繁瑣且使濾波電路復(fù)雜。而用Bessel函數(shù)設(shè)計(jì)的帶通濾波器具有最窄過(guò)濾帶,在通帶內(nèi)

6、時(shí)延均衡[6],在實(shí)際的應(yīng)用中不需要加延遲均衡電路,電路容易調(diào)整.由于所有的節(jié)點(diǎn)諧振在相同的頻率上,調(diào)諧比較簡(jiǎn)單。根據(jù)技術(shù)要求,利用參考文獻(xiàn)[7]中Bessel的性能表,確定其帶通陡度系數(shù)。由Bessel的頻率響應(yīng)曲線可設(shè)計(jì)一個(gè)N=4的Bessel濾波器,它在陡度系數(shù)56處可提供超過(guò)35dB的衰減。電路用電容耦合諧振電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)借助Pspice軟件[8]強(qiáng)大的電路仿真功能對(duì)濾波器的波特圖和群延遲進(jìn)行仿真,以觀測(cè)其效果.3.3電路設(shè)計(jì)的PSpice仿真分析將PSpice參數(shù)掃描分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)分析結(jié)合起來(lái)對(duì)電路進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的具體實(shí)施過(guò)程如下：（1）利

7、用PSpice的前端模塊Capture按電路設(shè)計(jì)要求繪制電路圖，并編輯好所有元器件的屬性。（2）選擇基本分析類(lèi)型，并對(duì)相應(yīng)分析類(lèi)型的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，通過(guò)PSpice對(duì)電路進(jìn)行相應(yīng)的基本特性分析，使電路基本滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求。（3）通過(guò)PSpice的參數(shù)掃描分析，選擇能滿(mǎn)足電路設(shè)計(jì)指標(biāo)的元器件參數(shù)的初始值，使電路性能指標(biāo)接近設(shè)計(jì)的要求。參數(shù)掃描主要是分析電路中元器件參數(shù)值的變化對(duì)電路特性的影響，通過(guò)此種分析可以正確地選擇元器件參數(shù)的設(shè)計(jì)值，包括電壓源、電流源、各種常用元器件的模型參數(shù)和全局參數(shù)等。（4）利用PSpice的波形處理器Probe，將PSpice仿或打印

8、設(shè)備上顯示出來(lái)，以便于比較和分析，并且仿真結(jié)果還可接受由基本參數(shù)組