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RC有源模拟滤波器设计与仿真 摘要 简要介绍Pspice10.5的特点以及其实现有源滤波器仿真的基本方法，对有源滤波器的设计方法进行了详细的分析，实现了四阶巴特沃斯带通滤波器设计，用仿真软件Pspice对设计结果进行了仿真。 关键词：有源模拟滤波器；巴特沃斯；仿真；设计 Abstract The article introduces the characteristic of Pspice10.5 and the method of the reality of active analog filter, carried on detailed analysis to the design method which has an active analog filter. Carry out four rank butterworth bandpass filter design. Used to Pspice to carry on imitate as a result to the design really. Keywords: active analog filter;butterworth;simulation;design 绪论 随着数字化进程的不断推进，数字滤波器越来越广泛的应用在各个领域之中。但是模拟滤波器凭借自身的优势仍然有很高的研究价值。所有数字系统的前端，一般需要一个对微弱信号预处理的部分；在抽样量化之前，还需要一个对信号最高频率进行限制的处理。这些都只能使用模拟滤波器。RC有源滤波器是模拟滤波器中最实用、应用范围最广泛的滤波器。其标准化电路的种类很少，仅使用及R、C元件，因此非常便于集成，这给推广应用带来革命性影响。因为不使用电感、特别是大型电感，也因为运放在性能的飞速提高的同时价格却一降再降，所以在成本方面有源滤波器已经变得比无源滤波器还有优势。本文基于这一点介绍了两种常用RC有源滤波器的结构，以基于实现巴特沃斯逼近的带通波器设计为例，完成了其设计过程，并利用电子仿真软件Pspice进行了仿真【1】。 1.OrCAD/Pspice10.5简介 对于仿真技术而言，目前最流行的是以美国伯克利分校开发的Spice为核心的仿真软件，而以Spice为核心开发的最好的仿真软件是OrCAD/Pspice10.5。之所以流行就是因为他能很好地运行在PC平台上且能很好地进行模拟数字混合信号的仿真，而且能解决很多设计上的实际问题。OrCAD10.5包括供设计输入的OrCADCaptureR ，供类比与混合讯号模拟用PspiceRA/DBasics，供电路板设计的 OrCADLayoutR以及供高密度电路板自动绕线的SPECCTRAR 4U。新加入的SPECCTRA，用以支援设计日益复杂的各种高速、高密度印刷电路板设计。OrCAD/PSpice 10.5软件的功能特点有：（1）对模拟电路不仅可进行直流、交流、瞬态等基本电路特性分析，而且可进行参数扫描分析和统计分析。（2）以OrCAD/Capture作为前端，除了以利用Capture 的电路图输入这一基本功能外，还可以实现OrCAD中设计项目统一管理。（3）将电路模拟结果和波形显示分析两个模块集成在一起。Probe只是其中的一个窗口，在屏幕上可同时显示波形和输出文本等内容,Probe 还具有电路性能分析功能。（4）使用PSpice 优化器能调整电路,在一定的约束条件下，对电路的某些参数进行调整，直到电路的性能达到要求为止。n阶滤波器的传递函数的一般形式为 （1） （1）式中，m≤n；一个复杂的传递函数可以分解成几个简单的传递函数的乘积。上式中，若n为偶数，可分解为n/2个二阶滤波器的级联；而若n为奇数，则可分解成一个一阶滤波器和(n-1)/2个二阶滤波器的级联。一阶、二阶滤波器是构成高阶滤波器的基本单元，二阶滤波器单元传递函数可以写为：，其中分子系数、、决定了传递函数的零点位置，即决定滤波器类型(低通、高通、带通、带阻)，分母系数、决定滤波器的特性。 常用的二阶有源滤波器有两种结构，一种是压控电压源型(VCVS)，一种是无限增益多路负反馈型(MFB)。两种电路结构如下： 2.1压空电压源电路分析 图1压控压源双二次型典型电路 由理想运算放大器性质可知，“虚短”时U+=U-，“虚断”时I+=I-=0。在图（１）中我们可看到，令即为放大器零输入的电压增益。在节点a处列KCL方程 （2） 将带入式（2）方程可得 （3） 式（3）中，当、、、（不同器件的导纳）取不同的