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：xxxxxxxxx專業(yè)班級：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)來看，它是二階帶通濾電路，又因為它帶有一個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)計算：為了計算簡便，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orcad capture CIS 選擇file-new-project彈出下面的對話框：

4、取好文件名之后，點(diǎn)OK，出現(xiàn)下面的對話框：選擇第二項建立一個空項目，然后點(diǎn)OK。然后在空白的畫布上面按照題目給出的圖，畫好原理圖：選中一個電阻元件，點(diǎn)右鍵選擇Edit PSpice Model：設(shè)置容差選中一個電容元件，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，之后會彈出如下對話框。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，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：將這兩個直方圖輸出到excel中，按帶寬要求計算合格率為：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，然后在orCAD中進(jìn)行了500次蒙特卡洛分析，經(jīng)過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) 從實驗結(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