4階Chebyshev有源濾波器的設(shè)計與實現(xiàn)

Monte Carlo分析是在給定電路元件參數(shù)的統(tǒng)計分布規(guī)律的情況下，用一組偽隨機(jī)數(shù)求的元件參數(shù)的隨機(jī)抽樣，估算出電路性能的統(tǒng)計規(guī)律。進(jìn)行MonteCarlo分析時，根據(jù)實際情況確定元器件值分布規(guī)律，多次“重復(fù)”進(jìn)行指定的電路特性分析，每次分析時采用的元器件值是從元器件值分布中隨機(jī)抽樣，每次分析時采用的元器件值完全相同，而是代表實際變化情況。多次電路特性分析后，對各次分析結(jié)果進(jìn)行綜合統(tǒng)計分析。Monte Carlo分析是一種隨機(jī)抽樣、統(tǒng)計分析的方法，簡稱MC分析。MC分析結(jié)束后，采用波形顯示分析模塊Probe可以用直方圖表示電路特性的分散情況。再與規(guī)范值相比較，就可以得到滿足規(guī)范要求的電路所占的比例，這也就是成品率，因此MC分析又稱為成品率分析。
如圖5 Chebyshev 4階有源濾波器，如果投入生產(chǎn)時要求組裝100套濾波器，所有電阻采用精度為1％的電阻器，所有電容采用精度為5％的電容器，應(yīng)用Probe模塊的命令系統(tǒng)，對電阻進(jìn)行蒙特卡洛(Monte Carlo)分析，繪出更直觀的直方圖。
對考慮其值發(fā)生隨機(jī)變化的元器件應(yīng)采用Breakout庫中的符號，編號和阻值不變，設(shè)置電阻、電容的模型參數(shù)變化。比如R1和C1的模型分別描述為。
MODEL Rbreak RES R=6．34 k DEV=1％
MODEL Cbreak CAP C=6．34 k DEV=5％
MC分析的參數(shù)設(shè)置之后，進(jìn)行MC分析和結(jié)果顯示，應(yīng)用Performance Analysis功能繪出MC最大增益波形圖和最大增益分布直方圖分別，如圖8和圖9所示。

顯然從圖8可以看出，Chebyshev 4階有源濾波器通過采用隨機(jī)抽樣、統(tǒng)計分析方法的MC和Pspice仿真分析的結(jié)果幾乎完全相同。輸出幅頻特性的中心頻率約10 kHz，帶寬達(dá)到1．5 kHz，進(jìn)而也再次認(rèn)定了Chebyshev 4階有源濾波器具有良好的幅頻特性、較高的穩(wěn)定性和提高了帶寬。圖9可以看出，直方圖顯示了最大增益在不同范圍內(nèi)的Chebyshev 4階有源濾波器電路所占的比例。同時在直方圖的下方還顯示了直方圖有關(guān)信息說明和統(tǒng)計分析結(jié)果。

4 結(jié)束語
用Pspice軟件分析低通濾波器，以直接可視化的結(jié)果反映的幅頻特性，避免了復(fù)雜運(yùn)算。經(jīng)過比較低通濾波器的功能，設(shè)計出4階Cheby-shev有源濾波器，并仿真出直觀的頻率特性。運(yùn)用Probe模塊，對4階有源濾波器模擬結(jié)果的再高級分析處理。另外，如果有特定要求的電阻電容精度，如果投入生產(chǎn)組裝大量4階Chebyshev有源濾波器時，采用隨機(jī)抽樣、統(tǒng)計分析的MC方法，確定Chebyshev 4階有源濾波器的特性，其大量生產(chǎn)時仍具有高穩(wěn)定性，為大量生產(chǎn)明確了目標(biāo)性能。