rc有源带阻滤波器的pspice辅助设计与仿真14317

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1、万方数据第28卷第6期2008年11月孝感学院学报JOURNALOFXIAOGANUNIVERSITYVOL28No．6NOv．2008RC有源带阻滤波器的PSpice辅助设计与仿真周传磷，肖永军(孝感学院物理与电子信息工程学院，湖北孝感432000)摘要：简要介绍了OrCAD／Pspice9．2的特点，对二阶RC有源无限增益多路反馈滤波器的设计方法进行了详细的分析，根据分析结果进行了巴特沃斯逼近带阻滤波器的电路设计和参数计算，最终用仿真软件Pspice对设计结果进行了仿真验证。关键词：有源滤波器；设计；仿真中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1671--2544(2008)

2、06--0039--03滤波技术是通信和工程测试领域的重要环节，随着数字化进程的不断推进，滤波技术有了革命性的变化。继分立元件滤波器之后，集成元件实现的滤波器以及数字滤波器相继涌现。但综合比较现有滤波器类型，RC有源滤波器因其标准化电路种类少、仅使用R、C元件、便于集成、性能好等特点，是模拟滤波器中最实用、应用范围最广泛的滤波器Cl,z]。笔者基于以上情况介绍了常用无限增益多路反馈型RC有源滤波器的结构，以基于实现巴特沃斯逼近的带阻滤波器设计为例，完成了其设计过程，并利用仿真软件OrCJ吲Pspice9．2进行了仿真验证。1OrCAD／Pspice简介[3]OrCAD／PSpice软件具有

3、强大的电路图绘制功能、电路模拟仿真功能、图形后处理功能和元器件符号制作功能，以图形方式输入，自动进行电路检查，生成图表，模拟和计算电路。其用途非常广泛，不仅可用于电路分析和优化设计，还可用于电子线路、电路和信号与系统等课程的计算机辅助教学。与印制版设计软件配合使用，还可实现电子设计自动化。与其他仿真软件相比，OrCAD／PSpice软件由于收敛性好、快速、准确，适于做系统及电路级仿真，可以说是一个独具特色的多功能的电路模拟试验平台，具有广阔应用前景。OrCAD／PSpice9．2软件有如下特点。1)不仅对模拟电路可进行直流、交流、瞬态等基本电路特性分析，也可进行一些高级功能的仿真分析，如温

4、度分析、参数扫描分析和统计分析等；还能够对数字电路、数／模混合电路进行仿真。2)除了兼容语言编程(文本文件)输入之外，以OrCAD／Capture作为前端，可以直接利用Capture的电路图输入；并在capture环境下可以直接调用激励源编辑程序、电路仿真程序、输出结果绘图程序以及模型参数提取程序，实现项目式文件管理。3)将电路模拟结果和波形显示分析两个模块集成在一起。在屏幕上可同时显示波形和文本输出等内容。4)PSpice优化器可调整电路分散元件参数及半导体器件模型参数，在一定的约束条件下，通过调整电路中某些参数达到所要求的功能。2RC有源滤波器的设计根据线性系统理论，一阶、二阶滤波器是

5、构成高阶滤波器的基本单元。二阶滤波器单元传递函数可以写为：A(S)：b—zr．，．+—b—ls·+bo(1)r十1115-t-ao收稿日期：2008—10一16作者简介：周传磷(1965一)，男，湖北汉川人，孝感学院物理与电子信息工程学院副教授，硕士。一39—万方数据月传磷．肖永军其中分子系数bo、b。、b：决定了传递函数的零点位置，即决定滤波器类型(低通、高通、带通、带阻)，分母系数a。、czo决定滤波器的特性。图1二阶无限增益多路反馈型滤波器典型电路常用的二阶有源滤波器有两种结构，一种是压控电压源型(VCVS)，一种是无限增益多路负反馈型(MFB)。无限增益多路负反馈型型滤波器具有Q值

6、高，元器件使用少等特点。在此，笔者以无限增益多路反馈型滤波器为例介绍艇有源滤波器的设计方法。图l为二阶无限增益多路反馈型滤波器典型电路。由图1可知，线路中显然无非线性器件，由理想运算放大器性质可知，“虚短”时仉=仉，“虚断”时J+=L一0，可得：rJl+J2=13+b，13一一I‘jJl=(阢一仉)y，J。一‘阢一阢’y5(2)1J3=UoY3，J‘=U4Y4Ij5=U。Y2根据上式求解可得二阶滤波器的传递函数A(s)=搿=一豇再可再鬟i哥露Y孤(3)y3y5+(y1+y2+y3十5)H⋯式(3)中，当y。、y2、y。、y。、Y5(不同器件的导纳)取不同的值时就代表不同的滤波器。笔者将式(

7、1)中分子系数的取值及其零点的状态、式(3)中yl、y：、y。、H、ys的取值及所对应的滤波器类型列于下表1中：表1二阶RC有源滤波器设计表3设计实例通过以上分析，笔者以二阶带阻滤波器设计为例进行说明，并利用Pspice进行仿真。3．1滤波器性能指标及设计过程‘4】要求设计一个二阶工频带阻滤波器，中心频率厂o=50Hz，BW≤lOHz，增益A。一2。(1)带阻滤波器的截至角频率∞。2志(击+壶)=2巧。=2，r×50；带