【正文】 ?高通 可知其中 3411 RHRHAup ???為高通濾波部分的通帶放大倍數(shù) R H C HCHRHf H ?? 2 1)()(2 1 22 ??為 高通部分的截止頻率 而???11 31upAQ 同理，對于低通部分， A2 點的節(jié)點電流方程為 RHUUjw CUUjw C LUU OACAAt ????? 222211 RL UUj w C LUUj w C LUU OACAAt ????? 2222 )()( ④ 而 C2 點的節(jié)點電流方程為： RLUjwCLUU CCA 2221 ?? )11(222 jw C L R Ljw C L R LUUU CCA ???? ⑤ 同樣的，可得出 B2 點的節(jié)點電流方程為： 221343upOOB AURLRLRL UU ????? ⑥ 同樣可認(rèn)為 22 BC UU ? ， 聯(lián)立式 ④ 、 ⑤ 、 ⑥ ，將 ⑤ 、 ⑥ 式代入 ④ 式中，則可得 jw C L R LUjw C L R LUUUU OACAt ???? 2222 OCCC Uj w C L R LUj w C L R Lj w C L R LUUj w C L R L 1)11(1)11(2 222 ?????? 8 =tCCC jwC L R LjwC L R LUjwC L R LUU 1)(3 2222 ??? =j w C L R LUAj w C L R LUAj w C L R LUAU OupOupOup O ????? 2222 )()( 3 =Oup up Uj w C L R LAAj w C L R Lj w C L R Lj w C L R L22 22)( 13)( ???? 可得到低通部分的傳遞函數(shù)為： 2222 )()3(1)()(S R L C LS R L C LAS R L C LASAupupu ????? ?低通 其中 3412 RLRLAup ???為低通濾波部分的通帶放大倍數(shù) R L C LCLRLf L ?? 2 1)()(2 1 22 ??為低通部分的截止頻率 而???231upAQ 因而帶通濾波器的傳遞函數(shù)為 低通高通 )()()( SASASA uuu ?? =2121 )()3(1)(SR H C HSR H C HASR H C HAupup ???? ? 2222 )()3(1)(SR L C LSR L C LASR L C LAupup ????? ? obwffQ? 四階帶通濾波器電路圖 根據(jù)設(shè)計原理，對元器件進(jìn)行選擇。 對低通部分而言 ，其截至角頻 922 10122)()( 1 ????? ?? LL fCLRLw ⑦ 9 取 pFuFuFfCL L 10101010 6 ??? ⑧ 為了使運放輸入端電阻對地平衡，在求解電路參數(shù)時，還要外加一個等式 321 RLRLRL ?? //RL4 ⑨ 又 13412 ??? RLRLAup,即 RL3=RL4 ⑩ 聯(lián)立 ⑦ 、 ⑧ 、 ⑨ 、 ⑩ ，解得 RL1=RL2? 。 RL3=RL4? ， CL=10pF。 同理可確定高通濾波器各個參數(shù)的值，即 RH1=RH2=, RH3=RH4=， CH= 最終各參數(shù)值如圖 3所示 。 圖 3 四階帶通濾波器仿真電路圖 可知其上限截止頻率為 K H zuFKR H C Hf H 12 1 ?????? ? 10 下限截止頻率為 K H zpFKR L C Lf H 9 1 4 12 1 ?????? ? 四階帶通濾波器電路仿真 與分析 ? 、打開 仿真環(huán)境，從元件庫中調(diào)用各參數(shù)所用元器件，并設(shè)定各參數(shù)值，其最終電路如圖 4 所示。 第一次啟動 capture CIS 程序時，需要加載元件庫，利用菜單欄啟動 place— part 命令，加載元件庫后，調(diào)出所需的元件并放置好；同樣的，啟動 place— power 命令，放置偏置電源和接地符號 ；為了方便進(jìn)行所需的頻域的掃描，選取 1V 的 Vac 作為激勵源 。 ? 、電路繪制完成后，進(jìn)行元件屬性編輯 。首先選定要編輯屬性的元件，啟動菜單欄 edit— properties 命令，打開元件屬性編輯對話框，對其 part reference 及 Value 等屬性進(jìn)行編輯。至此，一張用 capture 繪制的電路圖全部完成，完成后 的電路圖如圖 3。 ? 、使用 分析該電路。首先創(chuàng)建新仿真文件， 只需啟動 pspice— New Simulation profile 命令即可，基本設(shè)置如圖 4 。 11 圖 4 交流分析設(shè)置對話框 然后開始執(zhí)行簡單的分析，啟動 pspice— run 命令， pspice 開始分析，然后自動調(diào)用 Probe 顯示分析結(jié)果波形，如圖 5。 圖 5 AC Sweep 掃描結(jié)果 12 可以看出，如果分別取 %出的值，則可以看出 掃描值 約在 （ 5 kHz， 150kHz）附近， 與計算值（ ， ）基本吻合。 然后輸出文字文件，如圖6. 圖 6 電路的文字輸出文檔 根據(jù)前文推出的公式可知 ，對于高通部分，???11 31upAQ ，而 341 RHRHAup ?? ,所以要求 Q1 值增大，即upA增大，即 RH4 增大或 RH3 減小。因此，這里將 RH4增大，以優(yōu)化高通部分的過渡帶，如圖 7。同理，可改變低通部分的過渡帶。從而優(yōu)化整個電路。 13 圖 7 Q1 與幅頻特性變化曲線 此外，通過 蒙特卡羅統(tǒng)計分析 .綜合考慮元器件的制造工藝和生產(chǎn)成本等因素，在 RH1～ RH4 及 RL1～ RL4 的模型中設(shè)置電阻值獨立隨機(jī)變化的容差參數(shù) DEV為 10%，執(zhí)行 PSpice 性能分析并調(diào)用特征函數(shù) Bandwidth(VdB(out)， 3)可得到3dB 帶寬的統(tǒng)計分布直方圖，如圖 8 所示 .從中可以看到 100 個濾波器的 3dB 帶寬主要分布在 80K～ 120KHz 范圍內(nèi)，約占 80%， 基本可以認(rèn)為 符合合格率 。 如圖8 14 圖 8 3dB 帶寬的統(tǒng)計分布直方圖 同理，通過 同樣的方法調(diào)用 Centerfreq(VdB(out)， 3)函數(shù)，可以得到濾波器的中心 頻率的直方圖，也具有相同的結(jié)論 . 圖 9 3dB 中心頻率 的統(tǒng)計分布直方圖 四階帶通濾波器的印制電路板設(shè)計 對電路板的印制設(shè)計是在 protel 軟件下完成的。 要制作印制電路板，需要有原理圖和網(wǎng)絡(luò)表，這是印制電路板的前提。 首先，繪制電路圖，如圖 10。 15 圖 10 電路 原理圖 其次， 生成網(wǎng)絡(luò)表，如圖 11. 圖 11 生成的電路原理圖網(wǎng)絡(luò)表 在此之后，通過手動規(guī)劃電路板和電氣定義，生成新的 PCB 板，然后裝入網(wǎng)絡(luò)表和元件封裝，對元件封裝進(jìn)行布局，最后完成檢查，補充網(wǎng)絡(luò)連接等步驟后，印制電路板完成。 如圖 12。 16 圖 12 PCB 電路板 3 實際電路的驗證 通過一系列的仿真分析， 最后進(jìn)行實際電路板的焊接。如圖 14 電路中主要用到的芯片是 UA741，引腳圖如圖 13。 17 圖 13 UA741 引腳圖 圖 14 實際電路圖 18 圖 15 實際電路圖背面 實際測得的 結(jié)果 與仿真的結(jié)果基本相近， 但是與理想器件相比，盡管 %處的頻率基本吻合，但過渡帶 依然 較長，例如上限截止頻率 Lf 在 ， 如圖16。 19 圖 16 過渡帶處的波形（頻率約 800K） 圖 17 阻帶處的波形（頻率約為 ） 20 圖 18 通帶內(nèi)的波形（頻率約為 124KHz） 4 結(jié)束語 這次畢業(yè)設(shè)計讓我重新復(fù)習(xí)了《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》這本書，在這個過程中，許多以前被忽略的細(xì)節(jié)被重新翻了出來，并且在某種程度上決定整個設(shè)計的方向。 同時 通過查閱相關(guān)資料，了解了四階帶通濾波器與二階高通、低通濾波器的相互關(guān)系，同時又了解和學(xué)習(xí)了 的使用方法。對我來說，這次的設(shè)計題目不算很難，反而是學(xué)習(xí)和掌握一種新的仿真軟件顯得更加重要。 對于整個設(shè)計過程，我感慨很多，從選 題 到定稿，從理論到實踐，中 間經(jīng)歷了很多的困難，但是這讓我 學(xué)到了很多的東 西。通過這次設(shè)計，讓我加深了對于濾波器設(shè)計的理解，進(jìn)一步熟練了對于其原理的掌握，并為我今后在相關(guān)方面的工作和研究打下了堅實的基礎(chǔ)。 21 參考文獻(xiàn)： [1]. 華成英 童詩白 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社， 2020. 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OrCAD 百度文庫 . 內(nèi)部資料 請勿外傳 9JWKf wvGt YM*Jgamp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 UE9aQ@Gn8xp$Ramp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQc@UE%amp。 qYp@Eh5pDx2zVkumamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQc@UE% amp。 qYp@Eh5pDx2zVkum amp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQc@UE% amp。 qYp@Eh5pDx 2zVkum amp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQc@UE%amp。 qYp@Eh5pDx2zVkumamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3tnGK8! z89Am UE9aQ@Gn8xp$Ramp。 849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQc@UE%amp。 qYp@Eh5pDx2zVkumamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQc@UE%amp。 qYp@Eh5pDx2zVkumamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQc@UE%amp。 qYp@Eh5pDx2zVkumamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQc@UE% amp。 qYp@Eh5pDx2zVkum amp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3t nGK8! z8vGt YM*Jgamp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 QA9wkxFyeQ^! dj sXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 UE9aQ@Gn8xp$Ramp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQc@UE%amp。 qYp@Eh5pDx2zVkumamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ksv *3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn% Mz849Gx^G89Am UE9aQ@Gn8xp$Ramp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQc@UE%amp。 qYp@Eh5pDx2zVkumamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQc@UE% amp。qYp@Eh5pDx2z Vkumamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZQc@UE% amp。qYp@Eh5pDx2zVkumamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuK