PSPICE仿真论文.docx

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PSPICE仿真论文

湖北工程学院

本科毕业设计（论文）

题　　目：

带阻滤波器（陷波器50HZ）

的设计与仿真

学　　院：

物理与电子信息工程学院

专　　业：

电子信息工程

学　　号：

学生姓名：

方腾

指导教师：

肖永军

二○一三年三月十日

带阻滤波器（陷波器50HZ）的设计与仿真

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：

50HZ工频干扰PSpice仿真设计双T带阻滤波

一、双T带阻滤波电路

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。

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）=AVF[1+（s/wo）（s/wo）]/[1+2（2-AVF）s/wo+（s/wo）（s/wo）]

或

A（jw）=AVF[1+（jw/wo）（jw/wo）]/[1+2（2-AVF）jw/wo+（jw/wo）（jw/wo）]

=Ao[1+（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，还必须采用高精度无源元件。

二、PSpice仿真分析

1、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ACSWEEP的条件下，再用参数扫描。

在PARAMETRIC中有STAR=10n,END=5u,INCREMENT=100n.从图中可看到，电容取值在0.04uF时，效果最佳。

（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PARAMETRIC中有STAR=10，END=100K,INCREMENT=1K.从图中可看到，电阻取值在R2＝80K时，为下边的红色线，其陷波频率在50HZ左右。

（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R5＝1000K时，为最上边线，其陷波频率在50HZ左右且信号的放大倍数较多大，故选择此值较佳。

2、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。

***NOISEANALYSISTEMPERATURE=27.000DEGC

******************************************************************************

FREQUENCY=1.000E+10HZ

****DIODESQUAREDNOISEVOLTAGES（SQV/HZ）

X_U1A.dcX_U1A.deX_U1A.dlpX_U1A.dlnX_U1A.dp

RS0.000E+001.545E-200.000E+000.000E+000.000E+00

ID3.569E-232.612E-171.366E-221.365E-220.000E+00

FN0.000E+000.000E+000.000E+000.000E+000.000E+00

TOTAL3.569E-232.613E-171.366E-221.365E-220.000E+00

****TRANSISTORSQUAREDNOISEVOLTAGES（SQV/HZ）

X_U1A.q1X_U1A.q2

RB0.000E+000.000E+00

RC0.000E+000.000E+00

RE0.000E+000.000E+00

IBSN1.711E-260.000E+00

IC2.318E-299.568E-30

IBFN0.000E+000.000E+00

TOTAL1.713E-269.626E-30

****RESISTORSQUAREDNOISEVOLTAGES（SQV/HZ）

R_R13R_R1R_R2R_R5R_R12X_U1A.r2

TOTAL3.774E-260.000E+000.000E+008.236E-271.243E-241.988E-18

X_U1A.rc1X_U1A.rc2X_U1A.re1X_U1A.re2X_U1A.reeX_U1A.ro1

TOTAL0.000E+000.000E+001.586E-291.585E-290.000E+009.942E-22

X_U1A.ro2X_U1A.rp

TOTAL1.766E-290.000E+00

****TOTALOUTPUTNOISEVOLTAGE=2.812E-17SQV/HZ

=5.303E-09V/RTHZ

TRANSFERFUNCTIONVALUE:

V（O）/V_V2=4.402E-05

EQUIVALENTINPUTNOISEATV_V2=1.205E-04V/RTHZ

3、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。

4、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，可以得出输入输出电阻的大小。

****SMALL-SIGNALCHARACTERISTICS

V（O）/V_V2=3.488E-01

INPUTRESISTANCEATV_V2=3.427E+06

OUTPUTRESISTANCEATV（O）=3.511E-04

5、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。

（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。

6、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。

7、AC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

三、结束语

   本文利用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:

[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.