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PSpice在滤波器电路优化设计中的分析与应用
摘要:本文以二阶带通滤波器电路为例,提出了一种基于PSpice的电路优化设计方法,并给出了应用该方法实现电路优化设计的仿真过程,实验表明优化设计的结果完全满足设计指标的要求。该方法在电路设计中具有很高的实用性。
关键词:PSpice优化分析仿真分析
在传统的电路设计过程中,设计者必须根据给定的功能与技术指标,经过多次的人工计算才能确定电路的结构与参数。随着计算机技术的发展,CAD软件层出不穷,应用这些软件进行设计,大量地节省了设计人员的时间与精力,并能得到令人满意的电路。其中,Cadence公司的OrCAD软件系统是CAD软件中的佼佼者。该系统包含了Capture CIS原理图设计工具、Pspice仿真软件以及PCB设计工具,每一部分都是独立的模块,都采用国际工业标准,可根据需要单独使用,同时相互之间又有内在关系,可由设计项目实施统一管理。
本文以OrCAD系统为仿真设计平台,利用界面直观的Capture CIS原理图设计工具完成电路设计,并使用提供的Pspice仿真软件一起深入分析带通滤波器电路,并对此电路进行优化设计。
1 带通滤波器的工作原理
带通滤波器是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备,应用十分广泛。带通滤波器的中心频率、带宽、增益是设计中必须要满足的技术指标,如图1所示是一个二阶有源带通滤波电路,图中R2、C2组成低通电路,C1、R5组成高通电路,要求RC<>
根据电路中给出的参数,利用PSpice进行仿真分析,得到该带通滤波电路的频率特性图2,,,。
2 电路优化设计的实现与分析
现在对图1滤波电路提出设计指标:①中心频率FC为2KHZ土1%;②3dB带宽BW为220HZ土1%;③电路最大增益Gain为30土1%;
为了满足上述指标,将图1中三个电阻用R2、R5、Rf电位器替换,分别为Rgain、Rfc 和Rbw。电位器的关键参数是其滑动触点的位置,称为SET,显然SET值的范围为0-1。对滤波器进行优化设计的目的就是确定这3个电位器的SET参数值,使上述设计指标得到满足。优化步骤如下:
①依次双击三个电位器,打开属性对话框,将其SET参数一项分别设置为{aFc}、{aGain}、{aBW};②在电路图中放置OPTPARAM符号,并设置待优化的参数,如图3;③设置电路分析类型,如图4,进行交流小信号AC分析;④点击PSpice/Run Optimizer命令,进入优化界面;⑤点击Edit/Specifications命令,将增益fc、gain、