本文關(guān)鍵詞：基于CFOA的快速響應(yīng)濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)系統(tǒng)中,提取的是老鼠大腦皮層的信號(hào),這是一種電信號(hào),醫(yī)學(xué)上通過(guò)研究這種電壓信號(hào)的波動(dòng)來(lái)研究老鼠腦部出現(xiàn)的病理變化,為進(jìn)一步研究人的大腦皮層變化提供堅(jiān)實(shí)可靠的素材,為治療癲癇導(dǎo)致的病理變化做出偉大的貢獻(xiàn),可以提前預(yù)防癲癇等疾病的發(fā)生。但是腦電信號(hào)是電壓幅值特別小的信號(hào),模擬仿真時(shí)由于老鼠腦電的頻帶范圍特別窄,它特別容易受到噪聲的干擾而采集不到,因此濾波電路非常重要。濾波器是一種能過(guò)濾信號(hào)中混有的噪聲的電子設(shè)備,即過(guò)濾掉我們不需要的頻帶,留下需要的頻帶。濾波器的研究逐漸發(fā)展,但是現(xiàn)在的濾波器通常使用的是電壓反饋型運(yùn)算放大器(voltage Feedback operational Amplifier,簡(jiǎn)稱VFOA)。雖然VFOA有很多優(yōu)點(diǎn),但它存在電壓模式放大器的共同缺點(diǎn):實(shí)際電路中為了減小大量高阻抗節(jié)點(diǎn)造成的影響,通常用降低電流消耗,和提升電壓擺幅的方法,同樣造成了在處理高頻和高速信號(hào)等方面的能力明顯降低了。可以使用電流模式放大器代替電壓模式放大器來(lái)解決出現(xiàn)的問(wèn)題,在電流模式放大器中我們常使用電流型運(yùn)算放大器(Current Feedback operational Amplifier,簡(jiǎn)稱CFOA);它具有:同相端為高阻抗,反相端基本為零,改變?cè)鲆鏁r(shí)帶寬基本沒(méi)有變化,壓擺率非�？�,波形產(chǎn)生波動(dòng)和失真會(huì)更低,在取反饋電阻時(shí)會(huì)限制它的取值。這里提到的在濾波電路中將會(huì)使用的CFOA是跨阻型的運(yùn)算放大器,在閉環(huán)系統(tǒng)中,若系統(tǒng)中存在反饋時(shí),它的反饋量是電流,電流通過(guò)反相端輸入電壓跟誰(shuí)器進(jìn)入CFOA的內(nèi)部,并且在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)時(shí),增益的量綱是通過(guò)跨阻表達(dá)的。與常見(jiàn)的傳統(tǒng)的電壓模式運(yùn)算放大器VFOA相比,不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與工作原理帶來(lái)了明顯的優(yōu)勢(shì),解決了傳統(tǒng)電壓模式電路的難題,具有明顯的動(dòng)態(tài)特性,優(yōu)良的的壓擺率和快速的響應(yīng),極具實(shí)用優(yōu)點(diǎn)�？梢岳碚撟C明它的優(yōu)越的電路結(jié)構(gòu),不僅在濾波電路中占據(jù)重要位置,在一些基本電路中也優(yōu)于VFOA電路,因此在集成電子中占有越來(lái)越重要的比重,是現(xiàn)在集成運(yùn)放中關(guān)注的重點(diǎn)。本文重點(diǎn)研究了CFOA應(yīng)用于濾波電路,設(shè)計(jì)出了二階濾波電路,并且給出了n節(jié)濾波電路的一般電路結(jié)構(gòu),突破了一些傳統(tǒng)VFOA濾波電路的缺點(diǎn)即對(duì)高速信號(hào)的處理能力弱和信號(hào)容易失真,它具有極佳的性能優(yōu)點(diǎn)和良好的動(dòng)態(tài)特性,設(shè)計(jì)出的濾波器壓擺率優(yōu)良,延遲時(shí)間低,波形不易失真,抗噪聲性能優(yōu)于VFOA電路,在試驗(yàn)室的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和病理組織處理系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。文章提出了一種基于CFOA的快速響應(yīng)低通濾波器的設(shè)計(jì)方法,使多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的多路模擬信號(hào)通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)可共用一路低通濾波器,從而簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì),本設(shè)計(jì)經(jīng)仿真驗(yàn)證和搭板測(cè)試,均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。在濾除噪聲的過(guò)程中,低通濾波器往往是影響采集精度和速率的關(guān)鍵,本文提出了一種基于電流反饋放大器的快速響應(yīng)低通濾波器設(shè)計(jì)方法,經(jīng)Multisim仿真驗(yàn)證和實(shí)際搭板測(cè)試,其脈沖響應(yīng)延遲時(shí)間比基于電壓運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)的低通濾波器減少了約1-2個(gè)數(shù)量級(jí),從而證明了該方法的有效性,類似的方法亦可用來(lái)實(shí)現(xiàn)其他種類濾波器的設(shè)計(jì)。本文第二部分從CFOA內(nèi)部拓?fù)溟_(kāi)始,描述了內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)模型和實(shí)現(xiàn)的具體功能,講述CFOA的工作參數(shù),通過(guò)對(duì)比CFOA和VFOA的功能,利用CFOA的優(yōu)點(diǎn),避免VFOA電路的缺點(diǎn),通過(guò)求出傳遞函數(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖,給出理論n階濾波器設(shè)計(jì),通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室操作獲得設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)圖,通過(guò)仿真軟件的測(cè)量和搭板測(cè)試實(shí)驗(yàn),獲取實(shí)驗(yàn)結(jié)果,同測(cè)得的結(jié)果相互比對(duì)分析,驗(yàn)證本論文濾波器的優(yōu)勢(shì),并且經(jīng)過(guò)濾波電路的理論驗(yàn)證分析得到的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。通過(guò)學(xué)習(xí)傳統(tǒng)電壓型濾波器和引用論文濾波器,文章的第三部分對(duì)三種電路得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相互比較分析,即通過(guò)這種濾波器與傳統(tǒng)的濾波電路和一種新型濾波電路進(jìn)行數(shù)據(jù)比較,發(fā)現(xiàn)本論文電路優(yōu)點(diǎn),最后一部分對(duì)本論文進(jìn)行總結(jié)。
【關(guān)鍵詞】：CFOA VFOA 快速響應(yīng) 傳遞函數(shù) 延遲時(shí)間
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN713
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 濾波器發(fā)展綜述10-12
• 1.2 選題理由和意義12
• 1.3 突破難題及創(chuàng)新點(diǎn)12-13
• 1.4 論文的組織形式13-14
• 第二章 CFOA與VFOA的性能比較14-22
• 2.1 VFOA的參數(shù)14-15
• 2.2 CFOA的參數(shù)15-17
• 2.3 CFOA與VFOA比較17-21
• 2.3.1 CFOA和VFOA的特性17-18
• 2.3.2 VFOA的帶寬與增益特性18-20
• 2.3.3 CFOA的帶寬與增益特性20-21
• 2.4 結(jié)論21-22
• 第三章 基于CFOA的濾波器的實(shí)現(xiàn)方法22-38
• 3.1 問(wèn)題提出22
• 3.2 n階濾波電路實(shí)現(xiàn)22-26
• 3.2.1 濾波器基本原理22-24
• 3.2.2 電路芯片選用24-26
• 3.3 CFOA的簡(jiǎn)單應(yīng)用電路26-32
• 3.4 n階設(shè)計(jì)方法32-36
• 3.4.1 巴特沃斯濾波器設(shè)計(jì)32-36
• 3.4.1.1 電流傳遞函數(shù)32-33
• 3.4.1.2 Butterworth濾波器33-34
• 3.4.1.3 n階實(shí)現(xiàn)方法34-36
• 3.5 濾波器理論分析36-38
• 第四章 基于CFOA的濾波器實(shí)現(xiàn)分析38-51
• 4.1 濾波實(shí)現(xiàn)電路38-47
• 4.1.1 快速低通濾波器實(shí)現(xiàn)38-40
• 4.1.2 Sallen-Key電路40-42
• 4.1.3 引用論文42-44
• 4.1.4 結(jié)果44-47
• 4.2 基于CFOA濾波器的具體實(shí)現(xiàn)方法47-49
• 4.2.1 一階濾波器47-48
• 4.2.2 二階濾波器48-49
• 4.3 結(jié)論49-51
• 第五章 總結(jié)與展望51-53
• 5.1 總結(jié)51
• 5.2 展望51-53
• 參考文獻(xiàn)53-57
• 致謝57-58

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 ;網(wǎng)絡(luò)、濾波、濾波器[J];電子科技文摘;2000年06期

2 Richard Kurzrok;;具有低通響應(yīng)的可調(diào)濾波器電路[J];電子設(shè)計(jì)技術(shù);2001年11期

3 ;你問(wèn)我答[J];電子制作;2001年03期

4 楊繼深;電源線濾波器的正確使用[J];安全與電磁兼容;2002年04期

5 ;網(wǎng)絡(luò)、濾波、濾波器[J];電子科技文摘;2002年11期

6 ;網(wǎng)絡(luò)、濾波、濾波器[J];電子科技文摘;2003年03期

7 范穎鵬,杜正偉,龔克,張肅;平面波照射下屏蔽腔內(nèi)濾波器的分析[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年10期

8 劉s，

本文編號(hào)：272608