壓控電壓源二階巴特沃斯高通濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2012-05-15 來源：網(wǎng)絡(luò)

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為突出偏差，假設(shè)4個(gè)參數(shù)C1、C2、R1、R2分別變化±20％，并設(shè)置為三點(diǎn)線性掃描，即對(duì)每個(gè)元件值都取-20％、0、+20％三值分析傳輸函數(shù)。為了方便比較，將仿真數(shù)據(jù)導(dǎo)出后用MathCAD按同一規(guī)格畫出對(duì)應(yīng)的高通傳輸曲線，并突出特征頻帶區(qū)。如圖4～7，橫坐標(biāo)頻率統(tǒng)一為10kHz～1MHz，縱坐標(biāo)是增益。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/177245.htm

若電容C1變化，其高通特性曲線如圖4。C1正負(fù)變化時(shí)的特征曲線圍繞C1取理論值的曲線的兩邊分布，且在經(jīng)過轉(zhuǎn)折頻率份f0之后偏移方向反轉(zhuǎn)，即相對(duì)C1準(zhǔn)確的理想曲線，C1變小時(shí)，在f0之前傳輸函數(shù)G偏小，經(jīng)過f0點(diǎn)后G反轉(zhuǎn)為偏大。k越遠(yuǎn)離1，在通帶內(nèi)偏離理想曲線越遠(yuǎn)，結(jié)論是C1變化時(shí)傳輸函數(shù)G與k有關(guān)，在通帶內(nèi)，取k=1時(shí)對(duì)應(yīng)的濾波器穩(wěn)定性最好，最不易偏離理想值。
由圖6、7可見，R1和R2兩電阻變化時(shí)傳輸函數(shù)G與k取值無關(guān)，只與電阻變化幅度有關(guān)，從電阻角度看k=1的選擇是合理的。

4 結(jié)語
在理論推導(dǎo)VCVS高通傳輸函數(shù)的基礎(chǔ)上，得到了此類高通設(shè)計(jì)通式(5)～(12)，經(jīng)分析其單位增益巴特沃斯高通的通式特點(diǎn)，提出了一個(gè)計(jì)算方便的方案：先按經(jīng)驗(yàn)式和電容標(biāo)準(zhǔn)系列值確定C2的取值，按C1=C2選定C1，此兩電容容值相等；再按式(12a)計(jì)算電阻取值，R1=0.5 R2，R1可由兩個(gè)相同的R2并聯(lián)構(gòu)成，由于器件規(guī)格相同，元件選配方便、裝配方便、訂制方便且成本較低，并且容易補(bǔ)償溫漂。
采用MathCAD對(duì)VCVS二階單位增益高通參數(shù)方程進(jìn)行誤差等值圖進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)C2／C1在1附近誤差等值線最稀疏，因而最穩(wěn)定，即對(duì)器件不敏感，通過Multisim-10電路仿真對(duì)此方案設(shè)計(jì)的高通濾波器進(jìn)行了穩(wěn)定性驗(yàn)證分析，結(jié)果表明該方案設(shè)計(jì)的高通同時(shí)也具有穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，性能令人滿意，具有較好的實(shí)用價(jià)值，目前看來不失為優(yōu)化方案。