1、本科毕业设计 (论文 )开题报告 电子信息 工程 RLC-CRD 变换法有源 RC 滤波器的设计与研究 一、 课题研究意义及现状 随着计算机技术的发展，模拟电子技术已经成为一门应用范围极广，具有较强实践性的技术基础课程。电子电路分析与设计的方法也发生了重大的变革，只有更好的将理论与实践结合起来，才能适应电子技术飞速的发展形势。 滤波器在日常生活中非常重要，运用非常广泛，在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的滤波器。随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成 各种滤波器。用集成电路实现的滤波器与其他滤波器相比，其波形质量、幅度和频
2、率稳定性等性能指标，都有了很大的提高。 滤波器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。现在我们通过对滤波器器的原理以及结构设计一个能够低通、高通、带宽、阻带等多种形式的滤波器。我们通过对电路的分析，参数的确定选择出一种最合适本课题的方案。在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。按照设计的方案选择具体的元件，焊接出具体的实物，并在实验室对事物进行调试，观察效果是否与课题要求的性能指标作对比。最后分析出现误差的原因以及 影响因素。 对不同频率的信号具有选择性的电路称为滤波网络或滤波器，它只允许一些频率的信号通过，同时又衰减或抑制另一些频率的信号。过去的滤波器都是由 R， L，
3、 C 等无源元件组成，称为无源滤波器。目前的低频滤波器大都是由 R， C 元件与有源器件（入运算放大器）组成，称为 RC 有源滤波器。常见滤波器的类型有低通滤波器，高通滤波器，带通滤波器，带阻滤波器，全通滤波器等。 RC 有源低通滤波器：低通滤波器允许低频信号通过，而衰减或抑制高频信号； RC 有源高通滤波器：高通滤波器允许高频信号通过，而衰减或抑制低频信号；RC 有源带阻滤波器 ：带阻滤波器衰减或抑制某一频率范围内的信号，而允许此频率范围以外的频率的信号通过； RC 有源带通滤波器：带通滤波器允许某一频率范围内的信号通过，而衰减或抑制此频率范围以外的频率的信号。 有源滤波器由下列一些有源元件
4、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）、四种受控源等，另外，还有病态元件的极子和零子。 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
5、滤波器精度和性能等问题仍未解决；由于 R 存在，集成芯片面积大，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 主要 内容：了解掌握 RLC-CRD 变换法有源 RC 滤波器的设计方法；完成 RLC-CRD 变换法有源 RC 滤波器的设计与研究；完成 RLC-CRD 变换法有源 RC 滤波器的电路制作 ；通过计算机仿真 RLC-CRD 变换法有源 RC 滤波器。 滤波器就是选频电路，可允许部分频率的信号顺利通过，而另一部分频率的信号受到较大抑制。信号能通过的频率范围称通频
6、带 /通带；受到很大衰减或完全被抑制的频率范围称阻带；从功能上分，滤波器分为低通、带通、高通、带阻等。本设计方法有利于提高滤波器的集成度。 RLC-CRD 变换法： LC 梯形低通滤波器电路中含 有浮地电感。利用 RLC-CRD 变换法就可以达到将电感 L 变换成其他的无源或有源元件，来实现有源 RC滤波器。 RLC-CRD 变换法的基本原理是：在无源滤波器中，如果将电路中各元件的阻抗乘以任意常数 K，则不会影响电路的转移函数，而且各元件的性质不变。同样，在无源滤波器中，如果将电路各元件的阻抗乘以 K/s 以后，也不会影响电路的转移函数。但电路中各元件的性质发生了如下变化。 电阻 R：乘以 K
7、/s 以后，变成 RK/s，即电阻变换成电容； 电感 L：乘以 K/s 以后，变成 KL，即电感变成电阻； 电容 C：乘以 K/s 以后，变成 K/s*s*C,其阻抗为 -K/w*w*C，是一个与频率有关的负阻抗，称为頻变负阻抗。 若常数 K=1，则变换中各元件的变换关系如图 1 图 1 各元件的变换关系 预期目标：掌握 RLC-CRD 变换法有源 RC 滤波器的设计方法，制作出相应的滤波器电路，通过计算机仿真电路，并对 RLC-CRD 变换法有源 RC 滤波器的设计进行研究 。 三、 课题研究的方法及措施 首先，通过查找资料熟悉并掌握 RLC-CRD 变换法技术的基本原理，并且掌握 RLC-
8、CRD变换法有源 RC 滤波器的设计方法 。 再，动手 制作出相应 的滤波器电路。 然后，熟悉 OrCAD Relaese 9 的开发环境，了解绘图和仿真电路，通过学习和仿真成功集成电路，来实现用 RLC-CRD 变换法来实现有源 RC 滤波器的设计 。 最后， 对 RLC-CRD 变换法有源 RC 滤波器的设计进行研究。 四、课题研究进度计划 毕业设计期限：自 2011 年 9 月至 2012 年 2月。 第一阶段（ 2 周）：分析任务，收集资料，系统总体方案设计。 第二阶段（ 2 周）：完成开题报告、文献综述、外文翻译。 第三阶段（ 6 周）：设计与写论文，硬件电路的设计与制作，撰写设计报
9、告与论文。 第四阶段 （ 2 周）：设计作品完善，论文修改。 五、参考文献 1 杨志民 ,马义德 .现代电路理论与设计 M.清华大学出版社 ,2009,2 2 邱关源 .现代电路理论 M.北京：高等教育出版社 ,2001 3 Sesra A S,Brackett P.O. Filter theory and design:active and passiveM. Matrix publishers,Inc.,1978. 4 Jones D A martin K.Analog integrated circuit designM. John Wiley & Sons Inc.,1997. 5 齐
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