全集成有源滤波器设计技术的研究

论文摘要

近年来,随着片上系统、集成电路技术和通信技术的发展,全集成有源滤波器的设计不但已经成为电路与系统领域的研究热点,而且也深受国际学者的广泛关注。本文在全面归纳总结国内外全集成有源滤波器的研究现状和发展动态的基础上,从网络综合理论出发,较系统地研究了基于信号流图模拟法的全集成有源滤波器设计技术。首先,创建了适用于电路仿真的全差分运算放大器的图形化模型,介绍了电路仿真过程中配置新的元器件和库模型的方法,为验证后文所设计的全集成有源滤波电路的正确性创造了必要条件。其次,利用双端接载的无源LC梯形滤波电路具有响应对元件变化灵敏度低的优点,将其作为原型滤波器,详细地推导了六阶Butterworth低通滤波器、五阶Butterworth高通滤波器和六阶Chebyshev带通滤波器的信号流图,并实现了相应的基于反相积分器的有源RC滤波器和全差分有源RC滤波器。最后,通过相应的设计实例和仿真结果,不但具体说明了基于信号流图技术的滤波器设计方法,而且还表明了该设计方法的有效性和实用性。同时,采用了对滤波电路中各积分器输出电压进行缩放的方法,较大程度地改善了全集成有源滤波器的动态范围。本文的创新之处在于利用信号流图技术实现了全差分有源RC高通滤波器和全差分有源RC带通滤波器,并对所设计电路中各积分器的输出电压进行了缩放,扩大了全集成有源滤波器的动态范围。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 滤波器发展概述
• 1.2 滤波器的设计方法
• 1.3 选题的意义
• 1.4 主要研究内容
• 第二章 预备知识
• 2.1 运算放大器
• 2.1.1 运算放大器的特性参数
• 2.1.2 理想运算放大器
• 2.1.3 全差分运算放大器
• 2.2 模拟运算基本模块
• 2.2.1 加法器
• 2.2.2 积分器
• 2.2.3 求和积分器
• 2.2.4 全差分加法器
• 2.2.5 全差分求和积分器
• 2.3 动态范围
• 2.4 灵敏度
• 2.5 本章小结
• 第三章 全差分运算放大器图形化模型的实现
• 3.1 PSpice 简介
• 3.2 AD8138 全差分运算放大器图形化模型的实现
• 3.2.1 创建图形化元件模型
• 3.2.2 图形化元件模型的编辑
• 3.2.3 配置新的元器件和模型库
• 3.3 理想全差分运算放大器图形化模型的创建
• 3.4 本章小结
• 第四章 全集成有源低通滤波器的设计
• 4.1 低通原型滤波器的信号流图
• 4.2 有源RC 低通滤波器
• 4.3 全差分有源RC 低通滤波器
• 4.4 仿真结果与分析
• 4.5 动态范围的扩大
• 4.6 本章小结
• 第五章 全集成有源高通滤波器的设计
• 5.1 高通原型滤波器的信号流图
• 5.2 有源RC 高通滤波器
• 5.3 全差分有源RC 高通滤波器
• 5.4 仿真结果与分析
• 5.5 动态范围的扩大
• 5.6 本章小结
• 第六章 全集成有源带通滤波器的设计
• 6.1 带通原型滤波器的信号流图
• 6.2 有源RC 带通滤波器
• 6.3 全差分有源RC 带通滤波器
• 6.4 仿真结果与分析
• 6.5 动态范围的扩大
• 6.6 本章小结
• 第七章 结束语
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢