基于pspice四階帶通濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-08-15 11:45 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 為在這以前沒有人能像電腦那樣快速、準(zhǔn)確的畫出電路圖，制出電路板。如今，隨著 Windows95/98 及 NT 操作系統(tǒng)的出現(xiàn)，一些更方便、快捷的電路設(shè)計(jì)軟件應(yīng)運(yùn)而生。如： Tango、 Protel、 OrCAD、PSpice、 VeriBest、 、 PAD20xx Electronics Workbench 等。 PSpice 是較早出現(xiàn)的 EDA(Electronic Design Automatic,電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化 )軟件之一，也是當(dāng)今世界上著名的電路仿真標(biāo)準(zhǔn)工具之一， 1984 年 1 月由美國(guó)Microsim 公司首次推出。它是由 Spice 發(fā)展而來的面向 PC 機(jī)的通用電路模擬分析軟件。 PSpice 軟件具有強(qiáng)大的電路圖繪制功能、電路模擬仿真功能、圖形后處理功能和元器件符號(hào)制作功能，以圖形方式 輸入，自動(dòng)進(jìn)行電路檢查，生成網(wǎng)表，模擬和計(jì)算電路。它的用途非常廣泛，不僅可以用于電路分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，還可用于電子線路、電路和信號(hào)與系統(tǒng)等課程的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)。與印制版設(shè)計(jì)軟件配合使用，還可實(shí)現(xiàn)電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化。被公認(rèn)是通用電路模擬程序中最優(yōu)秀的軟件，具有廣闊的應(yīng)用前景。 在國(guó)外， PSpice 軟件的使用非常流行。在大學(xué)里，它是工科類學(xué)生必會(huì)的分析與設(shè)計(jì)電路工具；在公司里，它是產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)到定型過程中不可缺少的設(shè)計(jì)工具。 PSpice 軟件幾乎完全取代了電路和電子電 4 路實(shí)驗(yàn)中的元件、面包板、信號(hào)源、示波器和萬(wàn)用表。 有了此軟件就相當(dāng)有了電路和電子學(xué)實(shí)驗(yàn)室。 、 PSpice 的優(yōu)越性 電路設(shè)計(jì)軟件有很多，它們各有特色。如 Protel 和 Tango，它對(duì)單層 /雙層電路板的原理圖及 PCB 圖的開發(fā)設(shè)計(jì)很適合，而對(duì)于布線復(fù)雜，元件較多的四層及六層板來說 OrCAD 更有優(yōu)勢(shì)。但在電路系統(tǒng)仿真方面， PSpice 可以說獨(dú)具特色，是其他軟件無(wú)法比擬的，它是一個(gè)多功能的電路模擬試驗(yàn)平臺(tái)， PSpice 軟件由于收斂性好，適于做系統(tǒng)及電路級(jí)仿真，具有快速、準(zhǔn)確的仿真能力。其主要優(yōu)點(diǎn)有： ① 、 圖形界面友好，易學(xué) 易用，操作簡(jiǎn)單 由 Dos 版本的 PSpice 到 Windows 版本的 PSpice，使得該軟件由原來單一的文本輸入方式而更新升級(jí)為輸入原理圖方式，使電路設(shè)計(jì)更加直觀形象。 PSpice 6． 0 以上版本全部采用菜單式結(jié)構(gòu)，只要熟悉 Windows 操作系統(tǒng)就很容易學(xué)，利用鼠標(biāo)和熱鍵一起操作，既提高了工作效率，又縮短了設(shè)計(jì)周期。 ② 、 實(shí)用性強(qiáng)，仿真效果好 在 PSpice 中，對(duì)元件參數(shù)的修改很容易，它只需存一次盤、創(chuàng)建一次連接表，就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜電路的仿真。如果用 Protel 等軟件進(jìn)行 參數(shù)修改仿真，則過程十分繁瑣。在改變一個(gè)參數(shù)時(shí)，哪怕是一個(gè)電阻阻值的大小都需要重新建立網(wǎng)絡(luò)表的連接，設(shè)置其他參數(shù)更為復(fù)雜 ③ 、 功能強(qiáng)大，集成度高 在 PSpice 內(nèi)集成了許多仿真功能，如：直流分析、交流分析、噪聲分析、溫度分析等 ，用戶只需在所要觀察的節(jié)點(diǎn)放置電壓（電流）探針，就可以在仿真結(jié)果圖中觀察到其 “ 電壓（或電流） 時(shí)間圖 ” 。而且該軟件還集成了諸多數(shù)學(xué)運(yùn)算，不僅為用戶提供了加、減、乘、除等基本的數(shù)學(xué)運(yùn)算，還提供了正弦、余弦、絕對(duì)值、對(duì)數(shù)、指數(shù)等基本的函數(shù)運(yùn)算，這些都是其他 軟件所無(wú)法比擬的。 5 四階帶通濾波器 設(shè)計(jì)原理 設(shè)低頻段的截止頻率 FH,高頻段的截止頻率為 FL，頻率在 FH和 FL之間的信號(hào)能夠通過，低于 FH和高于 FL 的信號(hào)被衰減的濾波電路稱為帶通濾波器。 帶通濾波電路 將高通濾波器和低通濾波器串聯(lián)， 如圖 1， 就可得到帶通濾波器。 其中高通部分的截止頻率為 FH，低通部分的截止頻率為 FL， 可知 FH應(yīng)小于 FL，則通頻帶為（ FLFH）。 圖 1 四階 帶通濾波器原理框圖 其中高通和低 通部分都采用的是由單個(gè)集成運(yùn)放構(gòu)成的二階壓控電壓源濾波電路， 而高通和低通電路都包括了 RC 選頻部分、放大器部分以及反饋部分。則帶通濾波器 電路原理圖 如圖 2 。 Au1 f Uo Ut Ui 二階高通濾波器 二階低通濾波器 f Au 6 圖 2 四階帶通濾波器電路 原理 圖 根據(jù)圖 2所示，首先對(duì)于高通部分， 可知 A1點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電流方程為： RHUUjw C HUUjw C HUU tACAAin ????? 111111 RH UUjw C HUUjw C HUU tACAAin ????? 1111 )()( ① UO Ut inU B2 A2 C2 C1 B1 A1 RL4 RL3 RL RL RH RH4 RH RH3 CH1 GND GND GND GND GND — + — + CH2 GND CL1 GND CL2 GND 高通部分 低 通部分 7 而 C1點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電流方程為： RHUjwCHUU CCA 1111 ?? )11(111 jw C H R Hjw C H R HUUU CCA ???? ② 同樣的，可得出 B1 點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電流方程為： 111343upttB AURHRHRH UU ????? ③ 在運(yùn)算放大器是理想運(yùn)放的情況下，其反向和正向輸入端的凈輸入電壓和凈輸入電流均可認(rèn)為為零，即 11 BC UU ? 。 聯(lián)立式 ① 、 ② 、 ③ ，將 ② 、 ③ 式代入 ① 式中，則可得 jw C H R HUjw C H R HUUUU tACAin ???? 1112 tCCC Ujw C H R HUjw C H R Hjw C H R HUUjw C H R H 1)11(1)11(2 111 ??????=tCCC jw C H R Hjw C H R HUjw C H R HUU 1)(3 2111 ??? =j w C H R HUAj w C H R HUAj w C H R HUAU tuptuptup t ????? 1211 )()( 3 =tup up Ujw C H R HAAjw C H R Hjw C H R Hjw C H R H21 12)( 13)( ???? 令 jws? ，則可得到高通部分的傳遞函數(shù)為： 2121 )()3(1 )()( SR H C HSR H C HA SR H C HASAupupu ????? ?高通 可知其中 3411 RHRHAup ???為高通濾波部分的通帶放大倍數(shù) R HC HCHRHf H ?? 2 1)()(2 1 22 ??為 高通部分的截止頻率 8 而???11 31upAQ 同理，對(duì)于低通部分， A2點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電流方程為 RHUUjw CUUjw C LUU OACAAt ????? 2222
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