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《開關(guān)電容濾波器的設(shè)計(jì)與研究【開題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述+畢業(yè)論文】》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、本科畢業(yè)論文系列開題報(bào)告電子信息工程開關(guān)電容濾波器的設(shè)計(jì)與研究一、課題研究意義及現(xiàn)狀二十世紀(jì)八十年代，超大規(guī)模集成電路得到工藝在單位面積芯片上集成的電阻、電容等電子集成電阻不僅占用芯片面積大，而且大的溫度系耗，不利于超大規(guī)模集成電路的小型化。為克服這些缺點(diǎn)，人們開始研究取代電阻的方法。開關(guān)電容濾波器的概念最早在二十世紀(jì)五十年代被提出，正因?yàn)楫?dāng)時(shí)集成工藝不過關(guān)，未引起人們的重視。1972年，美國科擬電阻R的方法。1977年，開關(guān)電容的單片集成濾波器研制成功，由MOS運(yùn)算放大器、MOS電容和MOS開關(guān)組成的有源開關(guān)電源網(wǎng)絡(luò)。開關(guān)
2、電容濾波器由電容的比值確定電路的極點(diǎn)和時(shí)間常數(shù)，且電容比值可以控制，因此開關(guān)電容技術(shù)可獲得高精度的濾波器。1979年，已有商用在開關(guān)電容技術(shù)已趨成熟。開關(guān)電容濾波器采用代網(wǎng)絡(luò)理論與集成工藝的一個(gè)重大突破。開關(guān)電關(guān)電容濾波器利于大規(guī)模集成；因?yàn)槠湫阅苋Q誤差小于千分之一，并且有很高的精度；功能全可以由開關(guān)電容技術(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)；無需A/D、D/A轉(zhuǎn)換可以做到小于10mW。然而，在使用SCF濾波器的過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)濾波器難以實(shí)現(xiàn)，而用多片SCF級(jí)聯(lián)的成本太高。采取大的電容分散又不利于集成。有人建議采用電容放大技術(shù)減小電容分散，噪聲、穩(wěn)定
3、性和有限帶寬等諸多因素又限制了電路的整體性能。又有人提出了采用差動(dòng)開關(guān)電容器減小電路的電容分散，這只需多增加2個(gè)開關(guān)，卻可以成倍的縮小電容分散，便于集成。另外，在NMOS工藝的SCF濾波器中，因?yàn)镹MOS運(yùn)算放大器的開環(huán)增益低、擺率小、噪聲高和單位增益帶寬SCF濾波器的性能和精度不夠理想。因此，高性能高精度是SCF濾波器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。SCF濾波器中心頻率較低，通常都在100kHz以內(nèi)。盡管如此，SCF濾器已廣泛應(yīng)用于中、低頻范圍的電信、聲學(xué)等領(lǐng)域。用開關(guān)電容技術(shù)可以很方便的實(shí)現(xiàn)大電阻。用開關(guān)和電容代替電阻以后，一個(gè)10M的電阻
4、可以用一個(gè)0.1pF的電容和切換頻率為100kHz的開關(guān)代替。用一般的MOS工藝集成實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)等效電阻所需要的芯片面積大約是直接集成這樣一個(gè)電阻所需芯片面積的百分之一。開關(guān)電容濾波器不僅克服了有源RC濾波器不便直接集成的主要缺點(diǎn)，同時(shí)還具有MOS電路的很多優(yōu)點(diǎn)。因而得到極其廣泛的應(yīng)用。二、課題研究的主要內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo)內(nèi)容：掌握各種類型濾波器（帶通、帶阻、高通、低通等）的設(shè)計(jì)方法，制作出相應(yīng)的濾波器電路，通過計(jì)算機(jī)仿真來優(yōu)化電路，并對(duì)開關(guān)電容濾波器的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。預(yù)期目標(biāo)：通過濾波器的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出相應(yīng)幾個(gè)開關(guān)電容濾波器，
5、在計(jì)算機(jī)上仿真電路。然后對(duì)開關(guān)電容濾波器進(jìn)行研究，對(duì)濾波器的輸出特性仿真，檢驗(yàn)是否符合設(shè)計(jì)要求，并適當(dāng)優(yōu)化濾波器電路參數(shù)。大電阻不易集成，利用開關(guān)電容等等效電阻，可以將有源或者無源RC網(wǎng)絡(luò)中的電阻R用開關(guān)電容等效電阻取代，從而得到開關(guān)電容濾波器。另外MOS器件在速度、集成度、相對(duì)精度控制和微功耗等方面都有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，開關(guān)電容濾波器不僅克服了有源RC濾波器不便直接集成的主要缺點(diǎn)，同時(shí)還具有MOS電路的很多優(yōu)點(diǎn)。三、課題研究的方法及措施變換設(shè)計(jì)法：變換設(shè)計(jì)法就是在原來設(shè)計(jì)的連續(xù)時(shí)間濾波器的基礎(chǔ)上，通過一定的變換，將連續(xù)時(shí)間濾波器
6、轉(zhuǎn)化為開關(guān)電容濾波器。變換法的優(yōu)點(diǎn)就是簡單、直觀。它的另外一個(gè)極其重要的優(yōu)點(diǎn)就是能夠充分應(yīng)用連續(xù)時(shí)間濾波器的研究成果來設(shè)計(jì)取樣數(shù)據(jù)濾波器，從而大大加快了開關(guān)電容濾波器的發(fā)展。直接設(shè)計(jì)法：直接設(shè)計(jì)法直接從濾波器的z域轉(zhuǎn)移函數(shù)出發(fā)，以開關(guān)電容雙二階基本電路和各種基本單元電路為基礎(chǔ)，通過級(jí)聯(lián)法、信號(hào)流圖等方法直接綜合z域轉(zhuǎn)移函數(shù)，得到所需要的開關(guān)電容濾波器。開關(guān)電容處理的是離散時(shí)間信號(hào)，所以這種電路的分析于設(shè)計(jì)一般在z域進(jìn)行。通過查找資料熟習(xí)并掌握開關(guān)電容濾波器的基本原理，查找文獻(xiàn)了解開關(guān)電容濾波器技術(shù)以及應(yīng)用等。熟悉ORCAD的
7、開發(fā)環(huán)境,了解ORCAD的具體操作方法，為研究開關(guān)電容濾波器做準(zhǔn)備。通過ORCAD，用變換設(shè)計(jì)法和直接設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)開關(guān)電容濾波器并進(jìn)行仿真，檢驗(yàn)是否符合要求。四、課題研究進(jìn)度計(jì)劃畢業(yè)設(shè)計(jì)期限：自2010年10月20至2011年4月1日。第一階段（2周）：分析任務(wù)，收集資料，系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。第二階段（2周）：完成開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、外文翻譯。第三階段（6周）：設(shè)計(jì)與寫論文，硬件電路的設(shè)計(jì)與制作，撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告與論文。第四階段（2周）：設(shè)計(jì)作品完善，論文修改。五、參考文獻(xiàn)[1]JohnsD,MartinKAnalog.Integr
8、atedCircuitDesign[M].Wi-ley,1997:42-48.[2]陸躍.開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)[M].成都:電子科技大學(xué)出版社,1989:36-200.[3]高燕梅,王麗,付圓媛.開關(guān)電容濾波器設(shè)計(jì)與仿真方法與研究[J]．吉林大學(xué)學(xué)報(bào):息科學(xué)版,2005,23(4):373-375
