壓控電壓源二階巴特沃斯高通濾波器的優(yōu)化設計
為突出偏差,假設4個參數C1、C2、R1、R2分別變化±20%,并設置為三點線性掃描,即對每個元件值都取-20%、0、+20%三值分析傳輸函數。為了方便比較,將仿真數據導出后用MathCAD按同一規(guī)格畫出對應的高通傳輸曲線,并突出特征頻帶區(qū)。如圖4~7,橫坐標頻率統(tǒng)一為10kHz~1MHz,縱坐標是增益。本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/177245.htm
若電容C1變化,其高通特性曲線如圖4。C1正負變化時的特征曲線圍繞C1取理論值的曲線的兩邊分布,且在經過轉折頻率份f0之后偏移方向反轉,即相對C1準確的理想曲線,C1變小時,在f0之前傳輸函數G偏小,經過f0點后G反轉為偏大。k越遠離1,在通帶內偏離理想曲線越遠,結論是C1變化時傳輸函數G與k有關,在通帶內,取k=1時對應的濾波器穩(wěn)定性最好,最不易偏離理想值。
由圖6、7可見,R1和R2兩電阻變化時傳輸函數G與k取值無關,只與電阻變化幅度有關,從電阻角度看k=1的選擇是合理的。
4 結語
在理論推導VCVS高通傳輸函數的基礎上,得到了此類高通設計通式(5)~(12),經分析其單位增益巴特沃斯高通的通式特點,提出了一個計算方便的方案:先按經驗式和電容標準系列值確定C2的取值,按C1=C2選定C1,此兩電容容值相等;再按式(12a)計算電阻取值,R1=0.5 R2,R1可由兩個相同的R2并聯構成,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,并且容易補償溫漂。
采用MathCAD對VCVS二階單位增益高通參數方程進行誤差等值圖進行分析,發(fā)現C2/C1在1附近誤差等值線最稀疏,因而最穩(wěn)定,即對器件不敏感,通過Multisim-10電路仿真對此方案設計的高通濾波器進行了穩(wěn)定性驗證分析,結果表明該方案設計的高通同時也具有穩(wěn)定的優(yōu)點,性能令人滿意,具有較好的實用價值,目前看來不失為優(yōu)化方案。
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