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《開關電容濾波器的設計與研究【開題報告】》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、畢業(yè)論文開題報告電子信息工程開關電容濾波器的設計與研究一、課題研究意義及現(xiàn)狀二十世紀八十年代，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，人們開始研究取代電阻的方法。開關電容濾波器的概念最早在二十世紀五十年代被提出，正因為當時集成工藝不過關，未引起人們的重視。1972年，美國科擬電阻R的方法。1977年，開關電容的單片集成濾波器研制成功，由MOS運算放大器、MOS電容和MOS開關組成的有源開關電源網(wǎng)絡
2、。開關電容濾波器由電容的比值確定電路的極點和時間常數(shù)，且電容比值可以控制，因此開關電容技術可獲得高精度的濾波器。1979年，已有商用在開關電容技術已趨成熟。開關電容濾波器采用代網(wǎng)絡理論與集成工藝的一個重大突破。開關電關電容濾波器利于大規(guī)模集成；因為其性能取決誤差小于千分之一，并且有很高的精度；功能全可以由開關電容技術進行實現(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)，當濾波器難以實現(xiàn)，而用多片SCF級聯(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減小
3、電容分散，噪聲、穩(wěn)定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開關電容器減小電路的電容分散，這只需多增加2個開關，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，因為NMOS運算放大器的開環(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濾波器設計的關鍵。SCF濾波器中心頻率較低，通常都在100kHz以內(nèi)。盡管如此，SCF濾器已廣泛應用于中、低頻范圍的電信、聲學等領域。用開關電容技術可以很方便的實現(xiàn)大電阻。用開關和
4、電容代替電阻以后，一個10M的電阻可以用一個0.1pF的電容和切換頻率為100kHz的開關代替。用一般的MOS工藝集成實現(xiàn)這樣一個等效電阻所需要的芯片面積大約是直接集成這樣一個電阻所需芯片面積的百分之一。開關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，同時還具有MOS電路的很多優(yōu)點。因而得到極其廣泛的應用。二、課題研究的主要內(nèi)容和預期目標內(nèi)容：掌握各種類型濾波器（帶通、帶阻、高通、低通等）的設計方法，制作出相應的濾波器電路，通過計算機仿真來優(yōu)化電路，并對開關電容濾波器的設計進行研究。預期目標：通過
5、濾波器的設計方法，設計出相應幾個開關電容濾波器，在計算機上仿真電路。然后對開關電容濾波器進行研究，對濾波器的輸出特性仿真，檢驗是否符合設計要求，并適當優(yōu)化濾波器電路參數(shù)。大電阻不易集成，利用開關電容等等效電阻，可以將有源或者無源RC網(wǎng)絡中的電阻R用開關電容等效電阻取代，從而得到開關電容濾波器。另外MOS器件在速度、集成度、相對精度控制和微功耗等方面都有獨特的優(yōu)勢，開關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，同時還具有MOS電路的很多優(yōu)點。三、課題研究的方法及措施變換設計法：變換設計法就是在原來
6、設計的連續(xù)時間濾波器的基礎上，通過一定的變換，將連續(xù)時間濾波器轉(zhuǎn)化為開關電容濾波器。變換法的優(yōu)點就是簡單、直觀。它的另外一個極其重要的優(yōu)點就是能夠充分應用連續(xù)時間濾波器的研究成果來設計取樣數(shù)據(jù)濾波器，從而大大加快了開關電容濾波器的發(fā)展。直接設計法：直接設計法直接從濾波器的z域轉(zhuǎn)移函數(shù)出發(fā)，以開關電容雙二階基本電路和各種基本單元電路為基礎，通過級聯(lián)法、信號流圖等方法直接綜合z域轉(zhuǎn)移函數(shù)，得到所需要的開關電容濾波器。開關電容處理的是離散時間信號，所以這種電路的分析于設計一般在z域進行。通過查找資料熟習并掌握開關電容
7、濾波器的基本原理，查找文獻了解開關電容濾波器技術以及應用等。熟悉ORCAD的開發(fā)環(huán)境,了解ORCAD的具體操作方法，為研究開關電容濾波器做準備。通過ORCAD，用變換設計法和直接設計法設計開關電容濾波器并進行仿真，檢驗是否符合要求。四、課題研究進度計劃畢業(yè)設計期限：自2010年10月20至2011年4月1日。第一階段（2周）：分析任務，收集資料，系統(tǒng)總體方案設計。第二階段（2周）：完成開題報告、文獻綜述、外文翻譯。第三階段（6周）：設計與寫論文，硬件電路的設計與制作，撰寫設計報告與論文。第四階段（2周）：設計作
8、品完善，論文修改。五、參考文獻[1]JohnsD,MartinKAnalog.IntegratedCircuitDesign[M].Wi-ley,1997:42-48.[2]陸躍.開關電容網(wǎng)絡[M].成都:電子科技大學出版社,1989:36-200.[3]高燕梅,王麗,付圓媛.開關電容濾波器設計與仿真方法與研究[J]．吉林大學學報:息科學版,2005,23(4):373-375.[4]
