基于EDA和MATLAB的濾波器設(shè)計(jì)及優(yōu)化研究.pdf

1、傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)從方案的提出，驗(yàn)證和修改都是由人工完成的，設(shè)計(jì)方案的驗(yàn)證和修改一般都是采用搭試驗(yàn)電路的方式進(jìn)行，這種方法花費(fèi)高，效率低。從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，隨著電路設(shè)計(jì)要求的提高以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，電子線路的設(shè)計(jì)也發(fā)生了根本性的變革，隨著EDA(ElectronicDesignAutomation)技術(shù)的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了許多以EDA技術(shù)為內(nèi)核的電子系統(tǒng)仿真軟件，在這些仿真軟件的基礎(chǔ)上進(jìn)行電路分析

2、與設(shè)計(jì)，大大減輕了建立電路模型的工作量和對(duì)復(fù)雜運(yùn)算的處理，不但能實(shí)現(xiàn)以EDA技術(shù)為基礎(chǔ)的通用電路分析和設(shè)計(jì)，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)電路性能和可靠性的并行分析與設(shè)計(jì)。 在眾多的EDA軟件中,OrCAD公司的PSpice軟件提供了基于Windows平臺(tái)的集成設(shè)計(jì)環(huán)境，方便了用戶的使用，由于它提供了很多生產(chǎn)廠家的元器件模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行電路分析和設(shè)計(jì)研究更具有實(shí)際意義。這樣做縮短了研發(fā)周期，降低了研究成本及風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的電子設(shè)計(jì)自

3、動(dòng)化。本文主要是以模擬濾波器電路為研究和設(shè)計(jì)對(duì)象，所有的設(shè)計(jì)和仿真實(shí)現(xiàn)都是在EDA工具協(xié)同MATLAB下完成的。 濾波器是一種能從含有很寬頻率成分的信號(hào)中選出所需要的成分，并將不需要的成分衰減掉的電路，可利用它來(lái)分開(kāi)或組合不同的頻率，如在放大器，混頻器以及多路通信電路中等，濾波器既可以用來(lái)限定大功率發(fā)射機(jī)在規(guī)定頻帶內(nèi)輻射，反過(guò)來(lái)又可以用來(lái)防止接收機(jī)受到工作頻帶以外的噪聲干擾?？傊?，從超長(zhǎng)波經(jīng)微波到光波以上的所有電磁波段，都需要濾

4、波器，高性能濾波器的設(shè)計(jì)是當(dāng)今一個(gè)活躍的研究課題。隨著科技的發(fā)展，小型化，集成化電路是當(dāng)今工程應(yīng)用的主流，而傳統(tǒng)的無(wú)源濾波器在這方面有很大的局限性，基于運(yùn)放的有源濾波電路卻在這些方面有很大的優(yōu)勢(shì)，因此使用EDA軟件技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)有源濾波器的設(shè)計(jì)及研究具有一定的理論及現(xiàn)實(shí)意義。 本文系統(tǒng)的闡述了各種模擬濾波器(低通，高通，帶通，帶阻)的(綜合)設(shè)計(jì)理論，包括從濾波器設(shè)計(jì)指標(biāo)的提出到一個(gè)具體電路實(shí)現(xiàn)的全過(guò)程。利用EDA工具對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行

5、了驗(yàn)證和優(yōu)化，給出了實(shí)例驗(yàn)證仿真結(jié)果和優(yōu)化過(guò)程。在EDA中利用容差分析實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)方法的電路樣機(jī)試制和小批量投產(chǎn)過(guò)程，從而不但能設(shè)計(jì)元器件的容差及電路的性能，而且可以由統(tǒng)計(jì)直方圖分析結(jié)果預(yù)計(jì)產(chǎn)品的生產(chǎn)合格率。最后提出了不同于傳統(tǒng)模擬濾波器設(shè)計(jì)的方法，即不通過(guò)手工計(jì)算或查表而通過(guò)MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)模擬濾波器傳遞函數(shù)二階級(jí)聯(lián)形式，并在MATLAB環(huán)境下對(duì)實(shí)現(xiàn)的模擬濾波器進(jìn)行了幅頻特性的仿真驗(yàn)證，之后通過(guò)雙線性變換將模擬濾波器數(shù)字化得到數(shù)字域