通用双极点高通有源滤波器设计与研究【开题报告】

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毕业论文开题报告电子信息工程通用双极点高通有源滤波器设计与研究一、课题研究意义及现状凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。在近代电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛；在所有的电子部件中，使用最多，技术最为复杂的要算滤波器了。滤波器的优劣直接决定产品的优劣，所以，对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。我国广泛使用滤波器是50年代后期的事，当时主要用于话路滤波和报路滤波。经过半个世纪的发展，我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步伐，但由于缺少专门研制机构，集成工艺和材料工业跟不上来，使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离。--滤波器种类繁多，有些是众所周知的，有些可能不为大家所熟悉，下面着重介绍近年来发展很快的几种滤波器。有源滤波器由下列一些有源元件组成：运算放大器、负电阻、负电容、负电感、频率变阻器（FDNR）、广义阻抗变换器（GIC）、负阻抗变换器（NIC）、正阻抗变换器（PIC）、负阻抗倒置器（NII）、正阻抗倒置器（PII）、四种受控源，另外，还有病态元件极子和零子。1965年单片集成运算放大器问世后，为有源滤波器开辟了广阔的前景。70年代初期，有源滤波器发展引人注目，1978年单片RC有源滤波器问世，为滤波器集成迈进了可喜的一步。由于运放的增益和相移均为频率的函数，这就限制了RC有源滤波器的频率范围，一般工作频率为20kHz左右，经过补偿后，工作频率也限制在100kHz以内。1974年产生了更高频的RC有源滤波器，使工作频率可达GB/4（GB为运放增益与带宽之积）。由于R的存在，给集成工艺造成困难，于是又出现了有源C滤波器：就是滤波器由C和运放组成。这样容易集成，更重要的是提高了滤波器的精度，因为有源C滤波器的性能只取决于电容之比，与电容绝对值无关。但它有一个主要问题：由于各支路元件均为电容，所以运放没有直流反馈通道，使稳定性成为难题。1982年由Geiger、Allen和Ngo提出用连续的开关电阻（SR）去替代有源RC滤波器中的电阻R，就构成了SRC滤波器，它仍属于模拟滤波器。但由于采用预置电路和复杂的相位时钟，使这种滤波器发展前途不大。 总之，由RC有源滤波器为原型的各类变种有源滤波器去掉了电感器，体积小，Q值可达1000，克服了RLC无源滤波器体积大，Q值小的缺点。但它仍有许多课题有待进一步研究：理想运放与实际特性的偏差的研究；由于有源滤波器混合集成工艺的不断改进，单片集成有待进一步研究；应用线性变换方法探索最少有源元件的滤波器需要继续探索；元件的绝对值容差的存在，影响滤波器精度和性能等问题仍未解决；由于R存在，集成占芯片面积大，电阻误差大（20%～30%），线性度差等缺点，使大规模集成仍然有困难。尽管有这么多问题，RC有源滤波器的理论和应用仍在持续发展中。二、课题研究的主要内容和预期目标1．确定类型在设计一个滤波器之前，必须首先根据课题的需要确定滤波器的类型。2．研究和设计确定了滤波器类型后，就可以去查阅相关滤波器的资料。首先去了解双极点巴特沃斯低通有源滤波器的传输函数及滤波特性，并掌握其设计方法，然后通过一些元件及参数的改变来完成双极点高通有源滤波器的设计。3．性能分析和计算机仿真在完成通用双极点高通有源滤波器设计的基础上，进行电路设计以及计算机仿真，通过仿真结果对原来的电路进行和参数的优化，以提高极点高通有源滤波器的性能。4.完成预期目的掌握了通用双极点高通有源滤波器的设计方法，制作出相应的滤波器电路，通过计算机仿真，通过结果的分析对通用双极点高通有源滤波器进行研究来优化电路。三、课题研究的方法及措施通过分析所研究课题的主要内容，抓住核心，通过网络，图书馆等去查阅大量报刊、文献、网络资源来了解各种滤波器的滤波特性、传输函数及设计方法等资料、并通过整理分析，学习并掌握各种滤波器的设计方法，根据课题需要，设计通用双极点有源高通滤波器。首先，研究归一化的低通滤波器的设计方法，设计出巴特沃斯低通滤波器，然后学习去归一化的方法，经过适当的频率变换方法得到高通滤波器，设计出符合要求的有源高通滤波器，最后对设计的电路仿真。为了解所设计滤波器的性能并方便改进，通过学习掌握一些计算机仿真方法，比如：Multisim2001、Pspice。然后通过这些软件对所设计的滤波器进行仿真，根据分析仿真结果，发现设计中的不足，来改进优化滤波器的元件及参数，从而来提高滤波器的性能。四、课题研究进度计划 毕业设计期限：自2010年10月20至2011年4月1日。第一阶段（2周）：第一周前3天分析任务，4天收集各种资料，删选并整理，4天进行系统总体方案设计,3天向老师咨询并作修改完善。第二阶段（2周）：2天内完成开题报告、4天对资料进行概括总结分析完成文献综述、3天进行外文翻译，4天向老师咨询并作修改完善。第三阶段（6周）：第1周设计构思论文框架，2周完成论文初稿，1周硬件电路的设计1周制作电路，1周撰写设计报告与论文，期间向老师咨询并作修改完善。第四阶段（2周）：设计作品完善，论文修改。五、参考文献[1]滤波器[EB/OL],[2010-11-25].http://baike.baidu.com/view/141368.htm.[2]SesraAS,BrackettP.O.Filtertheoryanddesign:activeandpassive[M].Matrixpublishers,Inc.,1978.[3]齐维迪斯.Y,安托尼蒂.P.MOSVLSL电信电路设计.石秉学译[M].北京：人民邮电出版社,1988.[4]吕洪江,杨新德.实用卫星通信工程[M].上海:电子工业出版社,2003.[5]邱关源.现代电路理论[M].北京：高等教育出版社,2001[6] 王少夫,朱义胜.基于贝塞尔带通滤波器精确设计和仿真[J].大连海报 ,2005,(01).[7]杨志民,马义德，张新国.现代电路理论与设计[M].北京:清华大学出版社,2009.[8]姚福安,徐衍亮.高性能多阶有源带通滤波器设计[J].电子测量与仪器学报，2005.[9]纽曼,于红云.电子电路分析与设计[M].北京:清华大学出版社,2009.[10]模拟滤波器[EB/OL],[2010-11-25].http://baike.baidu.com/view/3161131.htm.[11]邓勇,刘琪,施文康.通用有源滤波器UAF42的原理及应用[J].上海:国外电子元器件，2001.