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RC有源滤波器的计算机仿真设计

RC有源滤波器的计算机仿真设计

点击数:7643 次   录入时间:03-04 11:39:06   整理:http://www.55dianzi.com   实用软件

  集中参数RC有源滤波器的传统人工设计方法在设计时颇费工夫,由于情况的复杂性,往往所得的滤波器的元件数目并不是最节省的,其特性也并不是最理想的。本文所述的设计方法,是直接从工程上预给的特性要求出发,由计算机按一定的步骤自动地准确地给出,能满足工程要求的集中参数RC有源滤波器的特性及元件的数值。由于可进行计算机的频率扫描仿真,根据仿真描绘出来的频率响应曲线,可随时对不满意的参数进行修改,屏幕立即显示出新的频率响应曲线,不断地重复该过程直到满意时为止。这样,设计的结果非常直观,得出的滤波器的元件数目最少、特性最理想,而所费的工夫却很少。该方法是在假设滤波器中的元器件为理想的情况下(即假设电阻R为纯电阻、电容C为纯电容、运算放大器为理想的放大器)进行设计的,因此在实际工作频率太高时,设计误差可能过大。如果选择的运算放大器其最高工作频率远远大于实际工作频率,则在设计工作频率为1MHz以下的滤波器时,一般情况下其工作误差均能够满足实际工程的需要。

  集中参数RC有源滤波器可分为低通、高通和带通三类。因受篇幅限制,本文以RC有源低通滤波器为主对计算机仿真设计方法作一介绍。

  1.要求

     设计人员根据计算机屏幕显示的汉字菜单提示,向计算机输入设计参数:包括频点fo的频率值、频点fo处的衰减值、通带外每倍频程的衰减值、计算机仿真时扫描的频率范围fa到fb。

  2.功能

  (1)以两种方式显示有源低通滤波器的仿真频率响应曲线:a.横向频率坐标以线性方式标注,纵向衰减坐标看左侧的标示,I/O表示无穷大;b.横向频率坐标以对数方式标注,纵向衰减坐标看右侧的标示。

  (2)向计算机输入任意频率值,屏幕即可显示低通滤波器在该频点的衰减值。

  (3)屏幕输出滤波器的节数。

  (4)屏幕输出滤波器网络的电容和电阻的乘积数值。

  (5)在仿真曲线上,以明亮方式显示fo频点的游标指示线。

  3.网络的结构

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  上图是n节有源低通滤波器网络结构图。

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上图是n节有源高通滤波器网络结构图。

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上图是n节有源带通滤波器网络结构图,网络的节数是指图中电阻或电容C的个数。图3带通滤波器网络是由RC有源高通滤波器和RC有源低通滤波器两个网络级连而成的。IC2的左边是RC有源高通滤波器网络,右边是RC有源低通滤波器网络。网络的节数是指图中电阻Ra、Rb或电容Ca、Cb的个数。

  我们可以通过程序计算出网络中电阻和电容的乘积值,设定其中的一个值,然后,人工计算另一个值。

  4.程序介绍

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  低通滤波器的程序流程图见上图(主函数程序流程图)、

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上图(菜单函数程序流程图)、下图(计算RC乘积值函数程序流程图)。

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高通滤波器、带通滤波器的程序流程图、数字模型及源程序清单见本刊网站。

  程序的编译及运行环境源程序是用Turbo.c2.0语言编写的。该程序经编译和链接,生成可执行文件,并保证在当前工作目录下有文件名为egavga.bgi的显示模式驱动程序(Turbo.c软件中有该驱动程序,可从中拷贝)。这样,就可在dos系统下的汉字环境中(如UCDOS)运行该程序,也可在Windows环境下的资源管理器中双击该可执行文件。该程序已在386/33及其以上的个人计算机上运行通过。




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