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滤波器论文红外线防盗报警器论文 PSpice 在滤波器电路优化设计中的分析与应用摘要:本文以二阶带通滤波器电路为例,提出了一种基于 PSpice 的电路优化设计方法,并给出了应用该方法实现电路优化设计的仿真过程,实验表明优化设计的结果完全满足设计指标的要求。
该方法在电路设计中具有很高的实用性。
关键词:PSpice 优化分析仿真分析 在传统的电路设计过程中,设计者必须根据给定的功能与技术指标,经过多次的人工计算才能确定电路的结构与参数。
随着计算机技术的发展,CAD 软件层出不穷,应用这些软件进行设计,大量地节省了设计人员的时间与精力,并能得到令人满意的电路。
其中,Cadence 公司的 OrCAD 软件系统是 CAD 软件中的佼佼者。
该系统包含了 Capture CIS 原理图设计工具、Pspice 仿真软件以及 PCB 设计工具,每一部分都是独立的模块,都采用国际工业标准,可根据需要单独使用,同时相互之间又有内在关系,可由设计项目实施统一管理。
本文以 OrCAD 系统为仿真设计平台,利用界面直观的 Capture CIS 原理图设计工具完成电路设计,并使用提供的 Pspice 仿真软件一起深入分析带通滤波器电路,并对此电路进行优化设计。
1 带通滤波器的工作原理 带通滤波器是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备,应用十分广泛。
带通滤波器的中心频率、带宽、增益是设计中必须要满足的技术指标,如图 1 所示是一个二阶有源带通滤波电路, C2 图中 R2、 组成低通电路,C1、R5 组成高通电路,要求 RC 根据电路中给出的参数,利用 PSpice 进行仿真分析,得到该带通滤波电路的频率特性图 2,同时得出中心频率 FC 为 1983.3HZ,3dB 带宽 BW 为 198.98HZ,电路最大增益 Gain 为 28.79。
2 电路优化设计的实现与分析 现在对图 1 滤波电路提出设计指标:①中心频率 FC 为 2KHZ 土 1;②3dB带宽 BW 为 220HZ 土 1;③电路最大增益 Gain 为 30 土 1; 为了满足上述指标,将图 1 中三个电阻用 R2、R5、Rf 电位器替换,分别为Rgain、Rfc 和 Rbw。
电位器的关键参数是其滑动触点的位置,称为 SET,显然SET 值的范围为 0-1。
对滤波器进行优化设计的目的就是确定这 3 个电位器的SET 参数值,使上述设计指标得到满足。
优化步骤如下: ①依次双击三个电位器,打开属性对话框,将其 SET 参数一项分别设置为aFc、aGain、aBW;②在电路图中放置 OPTPARAM 符号,并设置待优化的参数,如图 3;③设置电路分析类型,如图 4,进行交流小信号 AC 分析;④点击 PSpice/Run Optimizer 命令,进入优化界面;⑤点击 Edit/Specifications命令,将增益 fc、gain、bw 作为目标参数,优化指标参数设置见表 1,图为 fc的设置。
⑥最后点击 Tune/Auto/Start,进行优化,得到如图 6 结果,完全满足设计指标。
中心频率 fc2000HZ,带宽 bw219.997HZ,增益 gain30.0001,满足设计指标的要求。
三个电位器分别设置为 aGain67.2956,电位器 aFc14.4701,电位器 aBW48.6596。
3 结论 本文采用 PSpice 提供的 optimizer 模块对有源滤波电路进行优化设计,大量地节省了设计时间,使电路达到最优化。
该方法在电路设计中具有很高的实用性。
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