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1、 湖北工程学院湖北工程学院本科本科毕业设计毕业设计(论论文文)题题 目：带阻滤波器（陷波器目：带阻滤波器（陷波器 50HZ50HZ） 的设计与仿真的设计与仿真学学 院：物理与电子信息工程学院：物理与电子信息工程学院院专专 业：业： 电子信息工程电子信息工程学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 方方 腾腾指导教师：指导教师： 肖永军肖永军二二一三年一三年 三三 月月 十十 日日湖北工程学院本科毕业设计（论文）2带阻滤波器（陷波器带阻滤波器（陷波器 50HZ）的设计与仿真）的设计与仿真摘要：摘要：工频为 50Hz，全称工业频率，我们用的电能，电器，都是工频，即便是非工频，也是在设备上加了变频器。由
2、于工频电流或电器产生的电磁干扰称之为工频电磁干扰。目前工频电磁场对电器设备有干扰，影响电器的正常工作。带阻滤波器是用来抑制或衰减某一频率段的信号，而让该频率段的信号通过，经常用于电子系统抗干扰。我们采用二阶有源带阻滤波电路，即双 T 带阻滤波电路。我们将运用 PSpice 进行仿真设计带阻滤波电路排除 50HZ 工频干扰对电子系统的影响。关键词：关键词：50HZ 工频干扰 PSpice 仿真设计 双 T 带阻滤波湖北工程学院本科毕业设计（论文）3一、一、 双双 T 带阻滤波电路带阻滤波电路0.04uR51000kPARAMETERS:V2FREQ = 1000VAMPL = 10mVOFF =
3、 00R12 40k0R280kU1ALM324132411OUT+-V+V-VC60.04uo0C30.08uR131000kR180k 00V112Vdc图 1双 T 网络如图所示，是由一个低通电路和一个高通电路并联起来得到的。低通电路由两个电阻 R 和一个电容 2C 构成的 T 形网络。高通电路是由两个电容 C 和一个电阻 R/2 构成 T 形网络。因此称为双 T 网络。湖北工程学院本科毕业设计（论文）4由节点导纳方程可以导出电路的传递函数为：A(s)=Vo(s)/Vi(s)=AVF1+(s/wo)(s/wo)/1+2(2-AVF)s/wo+(s/wo)(s/wo)或A(jw)=AVF1
4、+(jw/wo)(jw/wo)/ 1+2(2-AVF)jw/wo+(jw/wo)(jw/wo)=Ao1+(jw/wo)(jw/wo)/1+(1/Q) jw/wo+(jw/wo)(jw/wo)式中 wo=1/（RC） ，即是特征角频率，也是带阻滤波电路的中心角频率；AVF= Ao=1+R5/R13 为带阻滤波电路的通带电压增益；Q=1/2（2-Ao）如果 Ao=1，则 Q=0.5，增加 Ao，Q 将随之升高。当 Ao 趋近2 时，Q 趋向无穷大。因此，Ao 愈接近 2，愈大，可使带阻滤波电路的选频特性愈好。即阻断的频率范围愈窄。为了得到高稳定性的陷波滤波器，除采用高性能的运算放大器外，还必须采用
5、高精度无源元件。二、二、 PSpice 仿真分析仿真分析1、参数扫描、参数扫描（1） 、对 C6 进行参数扫描下图是对 C6 进行参数扫描的输出文件。在 AC SWEEP 的条件下，再用参数扫描。在 PARAMETRIC 中有 STAR=10n,END=5u,INCREMENT=100n.从图中可湖北工程学院本科毕业设计（论文）5看到，电容取值在 0.04uF 时，效果最佳。Frequency1. 0H z10KH z100M H z10m H z10G H zV(R 5: 2)0V25m V50m V0. 04u（2） 、对 R2 进行参数扫描下图是对 R2 进行参数扫描的输出文件。在 PA
6、RAMETRIC 中有STAR=10，END=100K, INCREMENT=1K.从图中可看到，电阻取值在 R280K时，为下边的红色线，其陷波频率在 50HZ 左右。湖北工程学院本科毕业设计（论文）6Frequency1. 0H z10KH z100M H z10m H z10G H z V(R 5: 2)0V25m V50m VR 2=80k（3） 、对 R5 进行参数扫描下图是对 R5 进行参数扫描的输出文件。在 PARAMETRIC 中有STAR=100K，END=2000K, INCREMENT=2K.从图中可看到，电阻取值在R51000K 时，为最上边线，其陷波频率在 50HZ
7、左右且信号的放大倍数较多大，故选择此值较佳。湖北工程学院本科毕业设计（论文）7Frequency1. 0H z10KH z100M H z10m H z10G H z V(R 5: 2)0V25m V50m VR 5=1000k2、噪声分析、噪声分析由仿真图可知，V2 只是计算输入等效噪声源的位置，V2 本身并不是噪声源。由此可很方便地分析出电路中噪声情况。湖北工程学院本科毕业设计（论文）8* NOISE ANALYSIS TEMPERATURE = 27.000 DEG C*FREQUENCY = 1.000E+10 HZ* DIODE SQUARED NOISE VOLTAGES (SQ
8、V/HZ)X_U1A.dc X_U1A.de X_U1A.dlp X_U1A.dln X_U1A.dp RS 0.000E+00 1.545E-20 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00ID 3.569E-23 2.612E-17 1.366E-22 1.365E-22 0.000E+00FN 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00TOTAL 3.569E-23 2.613E-17 1.366E-22 1.365E-22 0.000E+00* TRANSISTOR SQUARED NOISE VOLTAGES (
9、SQ V/HZ)X_U1A.q1 X_U1A.q2 RB 0.000E+00 0.000E+00RC 0.000E+00 0.000E+00RE 0.000E+00 0.000E+00IBSN 1.711E-26 0.000E+00IC 2.318E-29 9.568E-30IBFN 0.000E+00 0.000E+00TOTAL 1.713E-26 9.626E-30* RESISTOR SQUARED NOISE VOLTAGES (SQ V/HZ)R_R13 R_R1 R_R2 R_R5 R_R12 X_U1A.r2 TOTAL 3.774E-26 0.000E+00 0.000E+0
10、0 8.236E-27 1.243E-24 1.988E-18X_U1A.rc1 X_U1A.rc2 X_U1A.re1 X_U1A.re2 X_U1A.ree X_U1A.ro1 TOTAL 0.000E+00 0.000E+00 1.586E-29 1.585E-29 0.000E+00 9.942E-22X_U1A.ro2 X_U1A.rp TOTAL 1.766E-29 0.000E+00* TOTAL OUTPUT NOISE VOLTAGE = 2.812E-17 SQ V/HZ= 5.303E-09 V/RT HZTRANSFER FUNCTION VALUE:V(O)/V_V2
11、 = 4.402E-05EQUIVALENT INPUT NOISE AT V_V2 = 1.205E-04 V/RT HZ湖北工程学院本科毕业设计（论文）93、温度分析、温度分析电阻阻值以及晶体管的许多模型参数值与温度的关系非常密切。温度变化必然通过这些元器件参数值的变化导致电路特性的变化。下图是已标示出的是 27DEG 温度时，滤波电路的工作情况。Frequency1. 0H z10KH z100M H z10m H z10G H z V(R 5: 2)0V40m V80m VT=27D eg4、直流传输特性分析、直流传输特性分析直流传输特性分析只涉及输入信号源和输出变量两个参数，可以得出
12、输入输出电阻的大小。湖北工程学院本科毕业设计（论文）10* SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICSV(O)/V_V2 = 3.488E-01INPUT RESISTANCE AT V_V2 = 3.427E+06OUTPUT RESISTANCE AT V(O) = 3.511E-045、蒙托卡诺分析、蒙托卡诺分析（1） 、对 C6 进行蒙托卡诺分析下图是对 C6 进行蒙托卡诺分析的结果。此图说明当 C6 的值在 20%误差范围内，C6 对电路的影响，即在信号输入时 C6 对电路的影响比较明显，随后电路工作趋于稳定，C6 对电路影响不大。Ti m e0s5m s10m s V
13、(R 5: 2)50m V55m V60m V65m V70m V湖北工程学院本科毕业设计（论文）11（2） 、对 R4 进行蒙托卡诺分析下图是对 R4 进行蒙托卡诺分析的结果。此图说明当 R4 的值在 20%误差范围内，R4 对电路的影响，即在信号输入后 R4 对电路的影响不是十分明显，且 R4 对电路的影响随时间的变化不大，基本趋于稳定。Ti m e0s5m s10m s. . . V(R 3: 2)50m V60m V70m V80m V6、最坏情况分析、最坏情况分析（1） 、对 R5 进行最坏情况分析下图是对 R5 进行最坏情况分析的结果。此图说明当 R5 的值在误差为20%，R5 对
14、电路的影响，即在信号输入后 R5 对电路的影响不是比较明显，且 R5 对电路的影响随时间的变化不大，基本趋于稳定。湖北工程学院本科毕业设计（论文）12Ti m e0s5m s10m s V(R 6: 2)50. 0m V62. 5m V75. 0m V87. 5m V7、AC 分析分析经上的仿真分析，我可以确定此电路的参数如图 1 所示。此电路最终仿真如下Frequency1. 0H z1. 0KH z1. 0M H z1. 0G H z10m H z V(R 3: 2)0V25m V50m V(50. 305, 224. 291u)湖北工程学院本科毕业设计（论文）13三、三、结束语结束语本文
15、利用 PSPICE 对双 T 带阻滤波电路工作特性进行了仿真分析和研究。利用 PSPICE 求解电路只需画出电路仿真图形，就能获取和处理实验数据，形成直观的波形图 ，非常方便快捷，其电路仿真无论在分析精度、实验效果等方面都有很好的性能.在实验过程中,针对 PSPICE 在数电模块易出错的特点,重复实验多次,仔细设置 VPWL,VPULSE 等电压源的属性。采用参数扫描可以选用合适的元件参数,比较熟练的掌握各种仿真方法。同时，在完成过程中得到肖永军老师及其他同学的帮助和鼓励，在此对他们表示衷心的感谢！本小组分工明确，各负其责，各尽其能，团结一致，克服困难，经过一段时间的努力和探索，较圆满的完成此次论文。参考文献参考文献: :1陈大钦.电子技术基础实验.（第二版）.北京：高等教育出版社.2刘润华.EDA 电子设计自动化(修订本).山东:是由大学出版社.
