orcad二階有源濾波器的分析

1、題目：高等電路作業(yè)學(xué)生姓名：Xxx學(xué)生學(xué)號(hào)：xxxxxxxxx專業(yè)班級(jí)：dddddddddddddddd學(xué)院名稱：dddddddddddd導(dǎo)師：dddd第一題：電路如圖所示：1分析電路的功能；2設(shè)電阻的獨(dú)立容差為1%，電容的獨(dú)立容差為5%，分析其主要性能指標(biāo)的分布情況，并輸出500次蒙特卡洛分析的分析結(jié)果（包含節(jié)點(diǎn)電壓，中心頻率，帶寬的全部500次結(jié)果）；3 設(shè)其性能指標(biāo)的要求為：輸出帶寬為4.7kHz±10%,中心頻率10kHz±5%,計(jì)算這批產(chǎn)品的產(chǎn)合格率；4設(shè)電阻的獨(dú)立容差為5%電容的獨(dú)立容差為2%，設(shè)其性能指標(biāo)的要求為：輸出帶寬為4.7kHz±10%,中和

2、電容的批容差為5%設(shè)其性能指標(biāo)的要求為：輸出帶寬為4.7kHz±10%,中心頻率10kHz±5%,計(jì)算這批產(chǎn)品的產(chǎn)合格率。解答步驟：1、電路功能分析從題目所給的電路圖結(jié)構(gòu)來(lái)看，它是二階帶通濾電路，又因?yàn)樗鼛в幸粋€(gè)1V的交流電壓源，所以為二階有源帶通濾波電路。圖中，R3、C1組成低通網(wǎng)絡(luò)，C2、R2組成高通網(wǎng)絡(luò)，兩者串聯(lián)就組成了帶通濾波電路。2、蒙特卡洛分析參數(shù)計(jì)算：為了計(jì)算簡(jiǎn)便，設(shè)：R3= R4=R,R2=2R,C1=C2=C.由KCL列出方程，可導(dǎo)出帶通濾波電路的傳遞函數(shù)為：式中AVF為同相比例放大電路的電壓增益，要求AVF<3,這樣電路才能穩(wěn)定地工作。根據(jù)題意：輸

3、出帶寬為4.7kHz,中心頻率為10kHz.中心頻率f0：由于在運(yùn)放電路中的電阻不宜選擇過(guò)大或太小。一般為幾千歐至幾十千歐較適合，所以本題目為計(jì)算方便，選取R=20k,從而可以算得C=0.08*10-8，所以取C=800p。又帶通濾波電路的通帶寬度BW=,帶入帶寬和中心頻率可得Q=2.13。帶入中，可得AVF=2.53。又AVF=1+Rf/R1，所以Rf/R1=1.53。由于偏置電流的影響，盡量取R1與放大器同相端接地電阻阻值相差不多的值。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)阻值表：取R1=63.4K,則Rf=97K。軟件仿真：打開(kāi)orcad capture CIS 選擇file-new-project彈出下面的對(duì)話框：

4、取好文件名之后，點(diǎn)OK，出現(xiàn)下面的對(duì)話框：選擇第二項(xiàng)建立一個(gè)空項(xiàng)目，然后點(diǎn)OK。然后在空白的畫(huà)布上面按照題目給出的圖，畫(huà)好原理圖：選中一個(gè)電阻元件，點(diǎn)右鍵選擇Edit PSpice Model：設(shè)置容差選中一個(gè)電容元件，點(diǎn)右鍵選擇Edit PSpice Model：設(shè)置容差設(shè)置分析類型：選擇PSpice>>New Simulation Profile，并命名好，之后會(huì)彈出如下對(duì)話框。參數(shù)設(shè)置如圖點(diǎn)確定之后，就可以運(yùn)行了。運(yùn)行之后出現(xiàn)下面的波形：下面的波形顯示了該電路的運(yùn)行特性，即只允許頻率為10kHz左右的波通過(guò)，所以為帶通濾波電路，其中心頻率為10kHz。并查看500次結(jié)果的帶寬

5、柱狀圖：查看下降3db處的中心頻率直方圖：查看帶寬直方圖：其節(jié)點(diǎn)電壓，中心頻率，帶寬的全部500次結(jié)果輸出到文本：保存路徑為：這是節(jié)點(diǎn)電壓，中心頻率的500次結(jié)果這是帶寬的500次結(jié)果。用excel輸出：這是中心頻率的輸出結(jié)果。這是帶寬的輸出結(jié)果：性能分析：從該電路的輸出結(jié)果可以看到，它的中心頻率為10kHz，帶寬為4.7kHz。能夠滿足濾波要求。3、合格率計(jì)算：合格率的標(biāo)準(zhǔn)為輸出帶寬為4.7kHz±10%,中心頻率10kHz ±5%,即帶寬為4230Hz到5170Hz,中心頻率為9500Hz到10500Hz。從輸出的excel表可以看到滿足帶寬要求的有451次，滿足中心頻

6、率要求的有488次。共同滿足這兩者需求的有441次，所以合格率為：441/500*100%=88.2%。4、：將電阻的獨(dú)立容差改為5%，電容的獨(dú)立容差改為2%，經(jīng)過(guò)仿真，得到波形圖如下：中心頻率直方圖和帶寬直方圖如下：將這兩個(gè)直方圖輸出到excel中，按帶寬要求計(jì)算合格率為：201/500*100%=40.2%。中和電容的批容差設(shè)為5%，按以上步驟進(jìn)行仿真得到如下的中心頻率直方圖和帶寬直方圖將這兩個(gè)直方圖的數(shù)據(jù)輸出到excel中，按照要求輸出帶寬為4.7kHz±10%,中心頻率10kHz ±5%,即帶寬為4230Hz到5170Hz,中心頻率為9500Hz到10500Hz。可

7、統(tǒng)計(jì)到滿足這兩者要求的點(diǎn)一共有206次。所以合格率為206/500*100%=41.2%5、分析：這次設(shè)計(jì)的二階有源帶通濾波電路，在確定好中心頻率和帶寬之后，首先進(jìn)行了參數(shù)設(shè)計(jì)，然后在orCAD中進(jìn)行了500次蒙特卡洛分析，經(jīng)過(guò)500次蒙特卡洛分析之后，可以得到滿足中心頻率和帶寬要求的次數(shù)，從而得到該批產(chǎn)品的合格率。從合格率的分析可以看到電阻的獨(dú)立容差為1%，電容的獨(dú)立容差為5%時(shí)的合格率為：88.2%電阻的獨(dú)立容差為5%，電容的獨(dú)立容差為2%時(shí)的合格率為：40.2%電阻的獨(dú)立容差為5%，中和電容的批容差為5%時(shí)的合格率為：41.2%首先，容差分析的目的在于分析電路的組成部分在規(guī)定的使用溫度范圍內(nèi)，其參數(shù)偏差和寄生參數(shù)對(duì)電路性能容差的影響，并根據(jù)分析結(jié)果提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。電路性能參數(shù)發(fā)生變化的主要表現(xiàn)有性能不穩(wěn)定、參數(shù)發(fā)生漂移、退化等，造成這種現(xiàn)象的原因有（1） 組成電路的元器件參數(shù)存在著公差（2） 環(huán)境條件的變化產(chǎn)生參數(shù)漂移（3） 退化效應(yīng) 從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出隨著電路中電阻元件和電容元件的容差的變化，產(chǎn)品的合格率變化非常大。電阻的獨(dú)立容差影響較電容又更大，電容