電子電工專業(yè)畢業(yè)設計論文_基于ORCAD_Pspice10.5的有源RC帶通濾波器設計與仿真

1、基于ORCAD_Pspice10.5的有源RC帶通濾波器設計與仿真 摘要：簡要介紹的特點以及其實現(xiàn)有源濾波器仿真的方法，對有源二階帶通濾波器的設計方法進行了詳細地分析，用Pspice10.5進行了仿真。關鍵詞：有源模擬濾波器；帶通濾波器；Pspice10.5；仿真； 濾波器的功能是讓一定頻率范圍內的信號通過，而將此頻率范圍之外的信號加以抑制或使其急劇衰減。當干擾信號與有用信號不在同一頻率范圍之內，可使用濾波器有效的抑制干擾。用LC網(wǎng)絡組成的無源濾波器在低頻范圍內有體積重量大，價格昂貴和衰減大等缺點，而用集成運放和RC網(wǎng)絡組成的有源濾波器那么比擬適用于低頻，此外，它還具有一定的增益，且因輸入與輸

2、出之間有良好的隔離而便于級聯(lián)。由于大多數(shù)反映生理信息的光電信號具有頻率低、幅度小、易受干擾等特點，因而RC有源濾波器普遍應用于光電弱信號檢測電路中。 一、OrCAD/Pspice10.5簡介對于仿真技術而言，目前最流行的是以美國伯克利分校開發(fā)的Spice為核心的仿真軟件，而以Spice為核心開發(fā)的最好的仿真軟件是OrCAD/Pspice10.5。它之所以流行就是因為他能很好地運行在PC平臺上且能很好地進行模擬數(shù)字混合信號的仿真，而且能解決很多設計上的實際問題。OrCAD10.5在以前版本的根底上擴展了許多功能，包括供設計輸入的OrCADCaptureR ，供類比與混合訊號模擬用的PspiceR

3、A/DBasics，供電路板設計的 OrCADLayoutR以及供高密度電路板自動繞線的SPECCTRAR 4U。新參加的SPECCTRA，用以支援設計日益復雜的各種高速、高密度印刷電路板設計。OrCAD/PSpice 10.5軟件的功能特點有：1、對模擬電路不僅可進行直流、交流、瞬態(tài)等根本電路特性分析，而且可進行參數(shù)掃描分析和統(tǒng)計分析。2、以OrCAD/Capture作為前端，除了以利用Capture 的電路圖輸入這一根本功能外，還可以實現(xiàn)OrCAD中設計工程統(tǒng)一管理。3、將電路模擬結果和波形顯示分析兩個模塊集成在一起。Probe只是其中的一個窗口，在屏幕上可同時顯示波形和輸出文本等內容,P

4、robe 還具有電路性能分析功能。4、使用PSpice 優(yōu)化器能調整電路,在一定的約束條件下，對電路的某些參數(shù)進行調整，直到電路的性能到達要求為止。二、RC有源濾波器的設計 根據(jù)線性系統(tǒng)理論，n階濾波器的傳遞函數(shù)的一般形式為： 1式中，mn；一個復雜的傳遞函數(shù)可以分解成幾個簡單的傳遞函數(shù)的乘積。上式中，假設n為偶數(shù)，可分解為n/2個二階濾波器的級聯(lián)；而假設n為奇數(shù)，那么可分解成一個一階濾波器和(n-1)/2個二階濾波器的級聯(lián)。一階、二階濾波器是構成高階濾波器的根本單元，二階濾波器單元傳遞函數(shù)可以寫為：其中分子系數(shù)、。決定了傳遞函數(shù)的零點位置，即決定濾波器類型(低通、高通、帶通、帶阻)，分母系數(shù)

5、、決定濾波器的特性。常用的二階有源濾波器有兩種結構，一種是壓控電壓源型(VCVS)，一種是無限增益多路負反應型(MFB)。 三 .仿真設計 高階帶通濾波器可以通過高通濾波器與低通濾波器級聯(lián)而成。 1、技術指標 帶通濾波器總增益為1； 通帶頻率范圍為300Hz3000Hz，通帶內允許的最大波動為 -1db-+1db； 阻帶邊緣頻率范圍為225Hz和4000Hz、阻帶內最小衰減為20db； 2、 設計過程帶通濾波器可以通過1采用低通-高通級聯(lián)實現(xiàn)帶通濾波器；將帶通濾波器的技術指標分成低通濾波器和高通濾波器兩個獨立的技術指標，分別設計出低通濾波器和高通濾波器，再級聯(lián)即得帶通濾波器。低通濾波器的技術指

6、標為：高通濾波器的技術指標為：2 選用切比雪夫逼近方式計算階數(shù) 低通濾波器階數(shù)N1 高通濾波器階數(shù)N23求濾波器的傳遞函數(shù). 根據(jù)N1查表求出歸一化低通濾波器傳遞函數(shù)HLP(s)，去歸一化得2). 根據(jù)N2查表求出歸一化高通濾波器傳遞函數(shù)HHP(s)，去歸一化得 在這里我舉一個二階帶通濾波器的例子。 1.設置參數(shù) 設放大器的增益為K，K=2，R1=R2=R3=50K,C1=C2=0.1uF,輸入電壓為Vi(s),輸出電壓為Vos。對如圖1電路中的1、2節(jié)點列寫KCL方程可得： 由此可知電路的轉移函數(shù)為：帶通濾波器截至角頻率： 所以 又知可求得2.仿真電路如下列圖：3.仿真結果如下：4.仿真結果

7、分析如下：在ORCAD_Pspice10.5/Pspice_student/capture運行環(huán)境下， 繪制電路圖，設置各元件的參數(shù)。為方便進行說明我們圖中所示電路進行頻域掃描，掃描方式為10倍頻對數(shù)，起始頻率為1Hz，終止頻率為100kHz。從圖中曲線可以看出，掃描值fp=45.082Hz與計算值45.0318Hz根本吻合，所以可知此帶通濾波器性能良好。從圖中的曲線上可求出帶通濾波器的帶寬bw=63.361,由此可求出Q=/bw=283.114/63.3614.4682與計算值根本吻合，所以可知此帶通濾波器性能良好。和Q的靈敏度：;結束語本文提出了帶通源濾波器的設計方法并且完成了其設計，并把帶通濾波器進行仿真，到達了預期效果。RC有源濾波器構造簡單，本錢低廉，在工業(yè)上用途很大，其研究價值還很高，隨著運放精度不斷的提高，其性能也會越來越好。OrCAD/Pspice10.5仿真軟件為電子仿真技術提供了很廣闊的技術平臺，其版本正在不斷更新，功能也越來越強大，更能為電子電路仿真節(jié)約了本錢，會被更廣泛的應用。參考文獻1楊志民 馬義德 張新國?現(xiàn)代電路理論與設計? 清華大學出版社 2黃萍 等RC