毕业设计---基于电流传输器的有源滤波电路的设计
有源滤波器设计pdf
有源滤波器设计
6. 进行电路模拟和优化:使用电路仿真软件,对设计的有源滤波器进行模拟和优化,验证 其性能是否满足设计要求。
7. 实验验证和调整:根据仿真结果,制作实际电路并进行实验验证,根据实验结果进行调 整和优化。
8. 最终设计和制造:根据实验验证结果,进行最终的设计和制造,包括电路板设计、元件 选型和布局等。
有源滤波器设计
有源滤波器是指在滤波器电路中引入了放大器或运算放大器等有源元件,以增强滤波器的 性能和功能。有源滤波器设计的基本步骤如下:
1. 确定滤波器的类型和要求:确定需要设计的滤波器类型,如低通、高通、带通或带阻滤 波器,并确定其频率响应和阻带衰减等性能要求。
2. 选择滤波器的拓扑结构:根据滤波器的要求和设计目标,选择适合的有源滤波器拓扑结 构,如Sallen-Key、Multiple Feedback等。
有源滤波器设计
3. 确定滤波器的参数:根据滤波器类型和设计要求,确定滤波器的参数,如截止频率、增 益、阻带衰减等。
4. 选择有源元件:根据滤波器的参数和设计要求,选择合适的有源元件,如运算放大器、 放大器等。
5. 进行电路分析和计算:使用电路分析工具或手算方法,对有源滤波器进行电路分析和计 算,包括电压增益、频率响应、阻带衰减等。
有源滤波器设计
需要注意的是,在有源滤波器设计中,除了滤波器的性能和功能要求外,还需要考虑有源 元件的稳定性、功耗和噪声等因素。同时,对于复杂的有源滤波器设计,可能需要进行频域 和时域的混合分析,以及考虑非线性和非理想性等因素。因此,对于初学者来说,建议参考 相关的教材、学习资料和电路设计软件,或者咨询专业工程师的意见和指导。
பைடு நூலகம்
RC有源滤波器毕业设计(1)
前言随着计算机技术的发展,模拟电子技术已经成为一门应用范围极广,具有较强实践性的技术基础课程。
电子电路分析与设计的方法也发生了重大的变革,为了培养学生的动手能力,更好的将理论与实践结合起来,以适应电子技术飞速的发展形势,我们必须通过对本次课程设计的理解,从而进一步提高我们的实际动手能力。
滤波器在日常生活中非常重要,运用非常广泛,在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域,经常需要用到各种各样的滤波器。
随着集成电路的迅速发展,用集成电路可很方便地构成各种滤波器。
用集成电路实现的滤波器与其他滤波器相比,其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标,都有了很大的提高。
滤波器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
现在我们通过对滤波器器的原理以及结构设计一个能够低通、高通、带宽、阻带等多种形式的滤波器。
我们通过对电路的分析,参数的确定选择出一种最合适本课题的方案。
在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。
按照设计的方案选择具体的元件,焊接出具体的实物,并在实验室对事物进行调试,观察效果是否与课题要求的性能指标作对比。
最后分析出现误差的原因以及影响因素。
设计任务书一、设计目的1、学习RC有源滤波器的设计方法;2、由滤波器设计指标计算电路元件参数;3、设计二阶RC有源滤波器(低通、高通、带通);4、掌握有源滤波器的测试方法;5、测量有源滤波器的幅频特性。
二、设计要求和技术指标1、技术指标(1) 低通滤波器:通带增益AUF=2;截止频率fH =2000Hz;Ui=100mV;阻带衰减:不小于-20dB/10倍频;(2) 高通滤波器:通带增益AUF=5;截止频率fL =100Hz;Ui=100mV;阻带衰减:不小于-20dB/10倍频;(3) 带通滤波器:通带增益AUF=2;中心频率:fO =1kHz;Ui=100mV;阻带衰减:不小于-20dB/10倍频。
2、设计要求(1)分别设计二阶RC低通、高通、带通滤波器电路,计算电路元件参数,拟定测试方案和步骤;(2)在面包板或万能板上安装好电路,测量并调整静态工作点;(3)测量技术指标参数;(4)测量有源滤波器的幅频特性并仿真;(5)写出设计报告。
(完整版)有源滤波器的设计
源滤波器姓名:xxx 班级:XXX 学号: xxx目录一、基本介绍二、工作原理三、有源滤波器的功能作用四、有源滤波器分类五、有源低通滤波器的设计六、总结基本介绍滤波器是一种能使有用信号通过而大幅抑制无用信号的电子装置。
在电子电路中常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。
在运算放大器广泛应用以前滤波电路主要采用无源电子元件一电阻、电容、电感连接而成,由于电感体积大而且笨重导致整个滤波器功能模块体积大而且笨重。
本文介绍由集成运算放大器、电阻和电容设计有源滤波器,着重讲解低通、高通、带通滤波电路。
二、工作原理有源滤波器工作原理是:用电流互感器采集直流线路上的电流,经A/D 采样,将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理,得到谐波参考信号,作为PW 啲调制信号,与三角波相比,从而得到开关信号,用此开关信号去控制IGBT单相桥,根据PWM技术的原理,将上下桥臂的开关信号反接,就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流,将线上的谐波电流抵消掉。
这是前馈控制部分。
再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来,作为调节器的输入,调整前馈控制的误差。
三、有源滤波器的具体功能及作用1、滤除电流谐波可以高效的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波,从而使得配电网清洁高效,满足国标对配电网谐波的要求。
该产品真正做到自适应跟踪补偿,可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿,80us响应负荷变化,20ms实现完全跟踪补偿。
2、改善系统不平衡状况可完全消除因谐波引起的系统不平衡,在设备容量许可的情况下,可根据用户设定补偿系统基波负序和零序不平衡分量并适度补偿无功功率除谐波在确保滤功能的基础上有效改善系统不平衡状况。
3、抑制电网谐振不会与电网发生谐振,而且在其容量许可范围内还可以有效抑制电网自身的谐振。
这是无源滤波装置无法做到的。
4、多种保护功能具备过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能,以确保装置和电力系统安全运行,并可在负荷较轻时自动退出运行,充分考虑运行的经济性。
毕业设计—并联型有源电力滤波器的设计.
本科毕业设计说明书(题目:并联型有源电力滤波器的设计学生姓名:xx学院:信息工程学院系别:自动化系专业:自动化班级:自动化03-3指导教师:xx摘要随着电力电子装置的广泛应用,电力系统的无功及谐波问题日趋严重。
传统的无功补偿及谐波抑制方法已难以满足现代电力系统的需要。
作为一种新型的补偿装置,有源电力滤波器以其对电网负载、系统参数变化的自适应能力和较高的反应速度被认为是目前最具发展潜力的无功和谐波补偿方法。
本文以并联电压型有源电力滤波器为研究对象,系统地分析了并联电压型有源电力滤波器的工作原理、补偿特性、谐波电流检测方法、补偿电流控制策略等问题,并对并联型有源电力滤波器进行了设计。
最后,利用MATLAB提供的电力系统仿真工具箱对并联型有源电力滤波器整个系统进行了建模和仿真分析。
仿真结果表明,并联型有源电力滤波器对带有阻感的三相二极管桥式整流负载产生的谐波具有较好的补偿效果。
关键词:谐波抑制;并联型有源电力滤波器;瞬时无功功率;仿真AbstractThe substantial increase in the use of power electronic equipment results in harmonic pollution and reactive burden above the tolerable limits. Many conventional solutions to the power quality issues can’t meet the conditions of modern power system. Active power filters are known as a dynamic,adjustable and potential solution to the power quality problems.The shunt voltage-type APF has been analyzed in this paper, in terms of the working principle, the compensation characteristics, the harmonic current detection approaches and the current compensation strategies,the shunt active power filter are designed.At last,the simulation models are built up by the Simpowersystems toolbox of Matlab.The results show that the designed shunt APF can well suppress the harmonic distortion generated by a three-phase diode rectifier.Key Words:Harmonic elimination; Shunt active power filter; Instantaneous reactive power; Simulation目录引言 (1)第一章绪论 (2)1.1谐波问题及研究现状 (2)1.1.1谐波的基本概念 (3)1.1.2 谐波分析 (3)1.1.3 谐波的产生和危害 (6)1.2谐波的抑制 (7)1.2.1 谐波抑制技术 (7)1.2.2 有源电力滤波器技术的发展 (7)1.3研究并联型有源电力滤波器的现实意义 (7)第二章有源电力滤波器的基本原理和结构 (9)2.1三相电路瞬时无功功率理论 (9)2.2有源电力滤波器的工作原理 (14)2.3有源电力滤波器的系统构成 (15)2.3.1 有源电力滤波器的分类 (15)2.3.2 有源电力滤波器主电路的结构 (16)2.3.3 单独使用的并联型有源电力滤波器 (17)2.4有源电力滤波器的特性 (18)2.4.1 双向补偿特性 (18)2.4.2 其他特性 (19)2.5有源电力滤波器的控制方法 (19)2.5.1 滞环比较方式 (19)2.5.2 三角波比较方式 (20)2.5.3 空间矢量控制 (21)2.5.4 本文采用的控制方法 (21)第三章并联型有源电力滤波器的设计 (22)3.1 概述 (22)3.2 系统电路的设计 (22)3.2.1主电路(变流器)设计 (22)3.2.2 主电路交流侧电感的计算 (25)3.2.3直流侧电压计算和电容选取 (26)3.3电流电压检测设计 (28)3.3.1 电流检测电路的设计 (28)3.3.2 电压检测电路的设计 (28)第四章并联型有源电力滤波器的仿真 (29)4.1仿真环境 (29)4.2仿真模型的建立 (29)4.2.1 并联型有源电力滤波器系统仿真模型 (29)4.2.2 主电路的仿真 (30)4.2.3 谐波电流检测电路的仿真 (31)4.3仿真结果 (32)4.3.1 补偿前电网电流仿真波形与分析 (32)4.3.2 补偿后电网电流仿真波形与分析 (33)4.3.3 数字低通滤波器截止频率对指令电流精度的影响 (35)4.3.4 仿真结果 (38)结论及展望 (39)参考文献 (41)致谢 (43)引言随着电力电子技术应用的日益广泛,电力电子产品广泛地应用于工业控制领域,用户对电能质量的要求也越来越高[1],而电力电子装置已经成为主要的谐波干扰源,它们造成的危害已经引起人们越来越多的关注。
01 设计举例:有源滤波器设计与制作
典型四类滤波器响应曲线 截止频率(Fc) 中心频率(F0) 带通滤波器的频率 响应形状如果画在线性 --对数坐标纸上(频率轴 取对数)则是几何对称的,即围绕中心频率对称,中心 频率可按下式计算 F0 F1F2 (4-26) 对窄带滤波器来说,F2与F1之比小于1.1,响应形状接 近于算术对称。F0可由对截止频率取平均求得: (4-27) F1 F2
10
2.3 贝塞尔响应(最平坦时间延迟)
贝塞尔响应的特点是, 几乎在整个通带有固定的 群延迟,从而保持在通带 内滤波信号的波形。 对于给定阶数,其幅度响应 不是平坦的,当超越3dB 截止频率时衰减也不如 巴特沃斯响应一样陡峭。 利用更高阶贝塞尔滤波器,可达到接近巴特沃斯滤波 器那样陡峭幅度响应,但这样复杂性增加。
电子电路设计实验II
有源滤波器的设计与制作
1
第1章 滤波器类型
滤波器 在实际的电子和通信系统中,对信号的频率具有选择性
的电路称为滤波器,它能使特定频率范围内的信号顺利通过,而 阻止其他频率信号通过。滤波器可应用于电路需要特定的幅频特 性、特定的相移或时延的场合。
滤波器种类
按照滤波器的工作频带,
带宽百分比 F0 100%
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F0 F1 F2
4.2.2 对滤波器设计要求归一化
归一化 可以按某些数学规则来选择传递函数,使相应的低通 滤波器曲线的3dB点都在1弧度(ω=1)处。这样就说滤 波器及其响应“归一化”到1弧度。 设计滤波器的一般方法 首先把滤波器的要求变换为归一化的低通要求。 然后把得到的各指标与归一频率响应曲线比较,来选 择一满意的低通滤波器,并把相应的低通元件值再扩 展到所需频率范围。 如果要设计高通、带通或带阻滤波器,还必须进行电 路变换。
(完整版)有源滤波器的设计
有源滤波器姓名:xxx 班级:XXX 学号: xxx目录一、基本介绍二、工作原理三、有源滤波器的功能作用四、有源滤波器分类五、有源低通滤波器的设计六、总结一、基本介绍滤波器是一种能使有用信号通过而大幅抑制无用信号的电子装置。
在电子电路中常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。
在运算放大器广泛应用以前滤波电路主要采用无源电子元件一电阻、电容、电感连接而成,由于电感体积大而且笨重导致整个滤波器功能模块体积大而且笨重。
本文介绍由集成运算放大器、电阻和电容设计有源滤波器,着重讲解低通、高通、带通滤波电路。
二、工作原理有源滤波器工作原理是:用电流互感器采集直流线路上的电流,经A/D 采样,将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理,得到谐波参考信号,作为PWM的调制信号,与三角波相比,从而得到开关信号,用此开关信号去控制IGBT单相桥,根据PWM技术的原理,将上下桥臂的开关信号反接,就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流,将线上的谐波电流抵消掉。
这是前馈控制部分。
再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来,作为调节器的输入,调整前馈控制的误差。
三、有源滤波器的具体功能及作用1、滤除电流谐波可以高效的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波,从而使得配电网清洁高效,满足国标对配电网谐波的要求。
该产品真正做到自适应跟踪补偿,可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿,80us响应负荷变化,20ms实现完全跟踪补偿。
2、改善系统不平衡状况可完全消除因谐波引起的系统不平衡,在设备容量许可的情况下,可根据用户设定补偿系统基波负序和零序不平衡分量并适度补偿无功功率。
在确保滤除谐波功能的基础上有效改善系统不平衡状况。
3、抑制电网谐振不会与电网发生谐振,而且在其容量许可范围内还可以有效抑制电网自身的谐振。
这是无源滤波装置无法做到的。
4、多种保护功能具备过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能,以确保装置和电力系统安全运行,并可在负荷较轻时自动退出运行,充分考虑运行的经济性。
毕业设计 有源模拟带通滤波器的设计与分析.doc
毕业设计 [论文]题目:有源模拟带通滤波器的设计与分析系别:电气与电子工程系专业:电子信息工程姓名:张亚菊学号:123408115指导教师:陈英河南城建学院2012年 5 月22 日摘要几乎在所有的工程技术领域中都会涉及到信号处理问题,滤波器作为信号处理的重要组成部分,已发展的相当成熟。
随着计算机技术的发展,模拟电子技术已经成为一门应用范围极广,具有较强实践性的技术基础课程。
电子电路分析与设计的方法也发生了重大的变革。
滤波器在日常生活中非常重要,运用非常广泛,在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域,经常需要用到各种各样的滤波器。
随着集成电路的迅速发展,用集成电路可很方便地构成各种滤波器。
本文阐述了有源带通滤波器的基本原理,对滤波器的传输函数进行了推导并给出了两种设计方法:一种是无限增益多路负反馈(MFB)有源二阶带通滤波器电路,另一种是压控电压源(VCVS)有源二阶带通滤波器电路,并对两种电路的频率特性进行了分析,通过Multisim作电路仿真设计。
经过仿真及仿真结果的分析验证了所设计的方法是正确的。
关键词:有源滤波器,带通,频率特性,Multisim7,分析AbstractIn almost all engineering fields are related to signal processing, filter as an important signal processing component, has developed quite mature.With the development of computer technology, simulation of electronic technology has become a very wide range of applications, has a strong practical technical basic course. Electronic circuit analysis and design methods have been major changes. Filters are important in our everyday life, use is very extensive, in electronic engineering, communication engineering, automatic control, remote control, measurement equipment, instruments and computers and other technical fields, often need to use a variety of filter. With the rapid development of integrated circuits, integrated circuits can be used to easily form various filter.This paper expounds the basic principle of active band pass filter, the filter transfer function is deduced and gives two kinds of design methods: one is the infinite gain multiple negative feedback ( MFB ) active two order band pass filter circuit, the other is a voltage-controlled voltage source ( VCVS ) active two order band pass filter circuit, and the two circuit frequency characteristics are analyzed, through the Multisim circuit simulation design.After simulation and the simulation results verify the design method is correct.Key words: active power filter,Band pass,frequency characteristic, Multisim7, Analysis目录摘要 (II)Abstract (II)1 绪论 (2)1.1 滤波器的简介 (2)1.2 滤波器的发展历程 (2)1.3 滤波器的分类 (2)1.4 滤波器的原理 (3)1.4.1模拟滤波的原理 (3)1.4.2带通滤波的原理 (4)2 技术指标及参数介绍 (7)2.1 技术指标 (7)2.2 实际滤波器的参数介绍 (7)3 电路的模块介绍 (9)3.1 高通滤波器的设计 (9)3.1.2电路参数的计算 (9)3.1.3 电路的仿真结果 (9)3.2 低通滤波器的设计 (10)3.2.1电路的设计 (10)3.2.2电路参数的计算 (11)3.2.3电路的仿真结果 (12)3.3 运算放大器LM324 (13)4 方案的设计 (15)4.1 方案一:二阶压控电压源带通滤波电路 (15)4.1.1方案一的电路设计 (15)4.1.2方案一的电路计算 (16)4.2 方案二:无限增益多路反馈带通滤波电路 (17)4.2.1方案二的电路设计 (17)4.2.2方案二电路计算 (17)4.3方案三: 四阶压控电压源带通滤波电路 (18)4.4实现方案的原理分析 (18)4.5有源滤波器的快速设计方法 (19)4.6滤波器的快速设计步骤 (21)4.7方案比较 (21)5 Multisim的仿真结果及分析 (23)5.1仿真软件Multisim的介绍 (23)5.2方案一的仿真及结果分析 (23)5.3 方案二的仿真及结果分析 (26)5.4方案三的仿真及结果分析 (29)5.5 实验的结果分析 (31)总结 (32)参考文献 (33)致谢 (34)1 绪论1.1 滤波器的简介滤波器(filter)是一种对信号有处理作用的器件或电路。
有源滤波器的设计毕业设计论文
学号:08033160120毕业论文有源电力滤波器设计Active power filter design学院:电信学院专业:电气自动化技术班级:电气专081学生: 李昂指导教师(职称): 罗如山老师完成时间2011 年05 月 5 日至2011 年月日目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第一章谐波产生的机理及其治理 (3)1.1谐波产生的机理 (3)1.2谐波的治理 (4)第二章有源电力滤波器的谐波检测及控制策略 (5)2.1 有源电力滤波器的谐波检测 (5)2.1.1 瞬时无功功率理论 (5)2.1.2 三相电路谐波和无功的检测 (7)2.2 有源电力滤波器的控制策略 (10)2.2.1 有源电力滤波器补偿电流的控制 (10)2.2.2 主电路直流侧电压的控制 (12)第三章并联型有源电力滤波器的硬件设计 (13)3.1 系统结构 (13)3.2 主电路设计 (14)3.2.1 主电路参数设计 (14)3.2.2 开关器件的选取 (15)3.3 控制电路设计 (16)3.3.1 控制电路结构 (16)3.3.2 DSP芯片简介 (17)3.4 检测与调理电路设计 (19)3.4.1 电流信号检测调理电路 (19)3.4.2 电压信号检测调理电路 (20)3.4.3 采样触发信号提取电路 (20)第四章并联型有源电力滤波器的系统仿真 (22)4.1 并联型有源电力滤波器检测系统仿真 (22)(1)仿真模型的建立 (22)(2)仿真结果 (22)(3)结果分析 (23)4.2 并联型有源电力滤波器控制系统仿真 (24)(1)仿真模型的建立与参数选取 (24)(3)系统谐波分析 (25)结束语 (26)参考文献 (27)摘要摘 要随着电力电子技术的发展,非线性负载的使用越来越普遍,产生的谐波对电网的危害日益严重,若不加以控制,将会严重影响整个电网的安全运行,所以对电网谐波进行补偿越来越重要。
有源电力滤波器是一种新型的谐波及无功电流动态补偿装置,与传统的无源LC 电力滤波器相比,具有响应速度快、补偿效果好、动态补偿等优点。
基于电流传输器的三输入单输出滤波器设计
作者简介: 欧增强(92 , 湖南省郴州市人, 1 一)男, 8 湖南师范大学物理与信息科学学院硕士研究生, 主要从事有源滤波
器设计 与研究 .
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3 灵敏度分析
根据灵敏度的定义可得到固有频率和品质因数值相对 电阻和电容元件变化的灵敏度为
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要: 基于 电流传输 器的二阶滤波 器仅 由 1 C I一( 2代 电流传输 器) 1 MO CI 多 端 输 出第 2代 电流 传 输 个 CI 第 个 CI ( 器) 4个无源器件 构成, 和 电路结构非常 简单 , 能实现二 阶滤 波器的 5种滤波功 能 . 所有无源 器件 灵敏度 非常低 R 器件 均 C
有源滤波器电路的设计
高通滤波器
总结词
高通滤波器允许高频信号通过,抑制 低频信号。
详细描述
高通滤波器通常由RC电路或运算放大 器构成,其传递函数具有低频增益低、 高频增益高的特性,能够有效地提取 高频信号,常用于信号处理、通信等 领域。
带通滤波器
总结词
带通滤波器允许某一频段的信号通过,抑制其他频段信号。
详细描述
带通滤波器通常由LC电路或多个RC电路组成,其传递函数在 指定频段内具有高增益、低失真特性,能够有效地提取某一 频段内的信号,常用于信号分离、频谱分析等领域。
巴特沃斯滤波器是一种最平坦的滤波器,其特点是通带和 阻带都是单调的。设计时,通过调整滤波器的阶数和截止 频率,可以获得所需的滤波效果。
巴特沃斯滤波器的优点
由于其通带和阻带都是单调的,因此具有良好的频率选择 性和线性相位特性。此外,其过渡带很窄,能够很好地抑 制噪声。
巴特沃斯滤波器的应用场景
适用于对信号的频率选择性和线性相位要求较高的场合, 如音频处理、图像处理等。
此外,根据电路的工作频率,选择适当类型和规格的电容以满足电路性能要求。
电感的选择与参数设置
总结词
电感是利用磁场存储能量的元件,具有 隔直流通交流的特性。在有源滤波器电 路中,电感的选择和参数设置对电路性 能具有重要影响。
VS
详细描述
电感的选择应考虑电感量、品质因数和额 定电流等因素。根据电路需求,选择适当 的电感量以实现所需的滤波效果。同时, 考虑到电感的品质因数,高品质因数的电 感可以减小能量损失和增加滤波效果。此 外,根据电路的额定电流,选择足够额定 电流的电感以满足电路性能要求。
贝塞尔滤波器的应用场景
适用于对信号的频率选择性和线性相位要求较高的场合,如音频处理、通信系统等。
RC有源滤波器毕业设计
电子科技大学电子工程学院设计说明书课题 RC有源滤波器设计_专业__电气自动化技术_班级__C10024_____姓名_ 邹翔学号 01指导教师___王老师______前言随着计算机技术的发展,模拟电子技术已经成为一门应用范围极广,具有较强实践性的技术基础课程。
电子电路分析与设计的方法也发生了重大的变革,为了培养学生的动手能力,更好的将理论与实践结合起来,以适应电子技术飞速的发展形势,我们必须通过对本次课程设计的理解,从而进一步提高我们的实际动手能力。
滤波器在日常生活中非常重要,运用非常广泛,在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域,经常需要用到各种各样的滤波器。
随着集成电路的迅速发展,用集成电路可很方便地构成各种滤波器。
用集成电路实现的滤波器与其他滤波器相比,其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标,都有了很大的提高。
滤波器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
现在我们通过对滤波器器的原理以及结构设计一个能够低通、高通、带宽、阻带等多种形式的滤波器。
我们通过对电路的分析,参数的确定选择出一种最合适本课题的方案。
在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。
按照设计的方案选择具体的元件,焊接出具体的实物,并在实验室对事物进行调试,观察效果是否与课题要求的性能指标作对比。
最后分析出现误差的原因以及影响因素。
背景滤波器的发展历程---凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。
在近代电信设备和各类控制系统中,滤波器应用极为广泛;在所有的电子部件中,使用最多,技术最为复杂的要算滤波器了。
滤波器的优劣直接决定产品的优劣,所以,对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。
---1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器,次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。
20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。
自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展,滤波器发展上了一个新台阶,并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力,其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。
有源电力滤波器电流控制器设计..
本人签名:
日期:
XXXX 大学毕业论文指导教师评阅书
指导教师评语 (①基础理论及基本技能的掌握;②独立解决实际问
题的能力;③研究内容的理论依据和技术方法; ④取得的主要成果及创新点; ⑤工作态度及工作量; ⑥总体评价及建议成绩; ⑦存在问题; ⑧是否同意答 辩等):
成 绩:
指导教师签字:
年
月
日
XXXX 大学毕业论文评阅教师评阅书
关键词: 主电路参数 ;无差拍 ;SVPWM ; MATLAB/SIMULINK
ABSTRACT
With the development of power electronic devices, power systems a significant increase in non-linear loads. Therefore, to solve the increasingly serious harmonic pollution and the increasing demands of power quality problems become major issues in today's science and technology research workers. Active power filter to compensate for its superior performance, has become one of the hot technologies in the field of power electronics.
本科生毕业论文
姓 名:
学 号:
专 业:
电气工程及其自动化
论文题目: 有源电力滤波器电流控制器设计
指导教师:
【精品】8.有源滤波器电路的设计
A( j ) A0 1 (
(3)幅频响应 (1)通带增益
当 f = 0时,电容视为开路, 通带内的增益为
2 ) C
A0 AVF 1
Rf R1
3. 二阶压控型低通滤波器
(2)传递函数
VO ( S ) Avoc2 A( S ) Vi ( S ) s 2 c s 2 c Q
取:C=0.022μF
R1=8.6kΩ R2= 24.3kΩ
Avo1 Avo2 1
运放静态平衡要求
R3
R4=R2=22kΩ
取:R1=8.2kΩ R2=22kΩ
例3.要求设计一个有源二阶带通滤波器,指标要求为: 通带中心频率 f 0 500Hz Avo 10 通带中心频率处的电压放大倍数: 带宽: f 50Hz
电路形式:
C
o
1 R3C 2
1 1 R R 2 500 2 1
R1 R2
C
R3
R3 Avo 10 2R1 0 2 2 500
Q CR3 10
C
10 (F ) 0.02F C 0.022F f0
f0 Q 10 f
有源滤波器电路的设计
一、实验目的 二、实验原理 三、设计方法
四、实验内容及要求 五、实验报告及思考题
一、实验目的
1.进一步理解有源滤波器的工作原理、性能特点; 2.学习有源滤波器的设计方法;
3. 掌握滤波器有关参数的测量方法。
二、实验原理
•滤波器的用途
滤波器是一种只传输指定频段信号,抑制其它 频段信号的电路。 例如,有一个较低频率的信号,其中包含一 些较高频率成分的干扰。
有源滤波器的设计说明
有源滤波器:xxx班级:XXX 学号: xxx目录一、基本介绍二、工作原理三、有源滤波器的功能作用四、有源滤波器分类五、有源低通滤波器的设计六、总结一、基本介绍滤波器是一种能使有用信号通过而大幅抑制无用信号的电子装置。
在电子电路中常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。
在运算放大器广泛应用以前滤波电路主要采用无源电子元件一电阻、电容、电感连接而成,由于电感体积大而且笨重导致整个滤波器功能模块体积大而且笨重。
本文介绍由集成运算放大器、电阻和电容设计有源滤波器,着重讲解低通、高通、带通滤波电路。
二、工作原理有源滤波器工作原理是:用电流互感器采集直流线路上的电流,经A/D 采样,将所得的电流信号进行谐波分离算法的处理,得到谐波参考信号,作为PWM的调制信号,与三角波相比,从而得到开关信号,用此开关信号去控制IGBT单相桥,根据PWM技术的原理,将上下桥臂的开关信号反接,就可得到与线上谐波信号大小相等、方向相反的谐波电流,将线上的谐波电流抵消掉。
这是前馈控制部分。
再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来,作为调节器的输入,调整前馈控制的误差。
三、有源滤波器的具体功能及作用1、滤除电流谐波可以高效的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波,从而使得配电网清洁高效,满足国标对配电网谐波的要求。
该产品真正做到自适应跟踪补偿,可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿,80us响应负荷变化,20ms实现完全跟踪补偿。
2、改善系统不平衡状况可完全消除因谐波引起的系统不平衡,在设备容量许可的情况下,可根据用户设定补偿系统基波负序和零序不平衡分量并适度补偿无功功率。
在确保滤除谐波功能的基础上有效改善系统不平衡状况。
3、抑制电网谐振不会与电网发生谐振,而且在其容量许可围还可以有效抑制电网自身的谐振。
这是无源滤波装置无法做到的。
4、多种保护功能具备过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能,以确保装置和电力系统安全运行,并可在负荷较轻时自动退出运行,充分考虑运行的经济性。
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2012届毕业设计说明书基于电流传输器的有源滤波电路的设计系、部:电气与信息工程学院摘要近年来,以其在速度、精度、带宽、动态范围等方面的优势,电流模式的电路设计方法正在取代电压模式的传统设计方法,电流模式电路的发展和应用将把现代模拟集成电路推进到一个新的阶段。
而作为电流模式电路中最通用的积木模块第二代电流传输器( Second generation current conveyor,简称CCII)也越来越收到人们重视。
第二代电流传输器作为电流模式电路中最重要和最通用的有源积木块,在如有源滤波器、模拟信号处理、A/D和D/A转换器等方面己逐渐取代了传统的电压运放。
CCII的性能优劣既取决于作为两输入端口间电压跟随电路的能力、也取决于阻抗相差悬殊的两个端口IC传输电流的能力,因此,实现CCII的高精度与高驱动能力就必须采用合适的电路结构。
模拟滤波器是滤波器的重要发展方向,而电流模式信号处理方式是当前模拟集成滤波器实现的主要方式。
作为电流模式电路中最为通用模块,基于CCII的有源滤波器的研究就显得尤为重要。
由于传统的CCII因其只有输出端,由其及RC元件构成的滤波器具有以下两点不足:不能兼顾电流信号直通和反馈,电路设计较为复杂。
为了解决传统CCII 在滤波器应用中所存在的两点不足,因此提出了一种单端输出的CCII。
本文在士1V供电电压下,设计了一种跟随精度好、频带宽的单输出的第二代电流传输器。
并在此基础上通过CCII的级联和外加电阻、电容设计基于CCII 的多输出单输入和单输出多输入两种多功能滤波器电路。
在CCII的设计中,通过电路内部的电路结构提供偏置,达到了减少芯片面积和降低功耗的目的;采用轨对轨的输入结构,有效地提高了信号的输入输出摆幅,并做了分析。
本文设计的电路采用TSMC 0.35um CMOS工艺,利用multisim软件对整个电路进行了仿真。
基于CCII设计的多输入单输出和单输入多输出两种滤波器都实现了低通、高通、带通以及带阻的滤波特性,中心频率和品质因素可独立调节的特性,multisim仿真得出,滤波器理论值和仿真值基本相吻合,所提出滤波器方案正确。
关键词:电流模式;第二代电流传输器;轨对轨;滤波器AbstractIn recent years, the design method of the current model circuit is insteading of the design method of the voltage model circuit for their speed、precision, bandwidth and dynamic range etc. The development and application of the current model circuit will push the modern analog circuits to a new stage. The second generation current conveyor (CCII) as the most common building blocks module in the current model circuit has gained the attention of research.The second generation current conveyor has been used as the most important and versatile active building blocks in current model circuit. Today the replace the conventional OPAMP in so many applications such as active filters, analog signal procession and AID, D/A converters. The function of CCII is mainly decide by the accuracy of current and voltage transfer ,so we must adopt the fit circuit structure to achieve an accurate voltage control and high current driving capability.The analog filter is an important developing direction in filter; Current signal processing is one of the most important methods in analog integrated filters. The research of the continuous time filter based on CCII as the most common building blocks module is more important.Filter constituted by one input conventional CCII and RC have two faults:(a) directing and feedback of current can't coexist (b) filter circuit is too complex. The modified mufti-output CCII is presented to solve two faults.In this paper, a novel CMOS rail-to-rail self-biased mufti-output second generation current conveyor with士1 V power supply is presented which achieve an accurate current and voltage transfer and wide bandwidth. We also design a mufti-input single-output voltage model second-order filter and a single-input mufti-output current model second-order active filter based on CCII and resistance, capacitance. In the design of CCII, it adopts the rail-to-rail input structure to improve the signal swing; Thanks to its self-bias circuit, the proposed CCIII reduce chip areas andlow power consumption. In addition, the impact of the rail-to-rail input structure is analyzed.Simulation result using HSPICE with TSMC 0.35 um technology are also presented,simulation result show that the CCII has achieve a -0.94V~0.91 V voltage dynamic range and voltage transfer error equal to 0.08dB with -3dB frequency of about 451.2 MHz; The current driving range is -2mA~1.7mA and current transfer error between terminal Z+ and X is 0.02 dB with -3 dB frequency bandwidth of about 334.1 MHz;The current driving range is-1.7mA~2mA and current transfer error between terminal Z-and X is 0.05dB with-3dB frequency bandwidth of about 665.8 MHz;The resistance of terminal X only is 0.02 S2 with a power consumption o# Mufti-input single-output voltage model second-order filter and single-input mufti-output current model second-order active filter based on second generation current conveyor is presented, which realize the characteristic of low pass、high pass、band pass and band elimination, separately adjustable centre frequency. And the quality factor Q. Theoretical analysis and computer simulation indicate that the proposed circuits are effective.Keyword: current model; second generation current conveyor; rail-to-rail; filter目录1 绪论 (1)1.1 序言 (1)1.2 本论文研究的背景与意义 (1)1.3 电流传输器及其滤波器的国内外研究现状 (4)1.3.1 电流传输器的国内外发展和研究现状 (4)1.3.2 基于CCII滤波器的国内外发展和研究现状 (6)1.4 研究方法 (7)1.4.1基本模块CCII的研究方法 (7)1.5 本文内容安排 (7)2 第一代、第二代电流传输器的原理及其应用 (8)2.1 Nullator和Norator模型 (8)2.2 第一代电流传输器(CCI) (9)2.2.1 第一代电流传输器定义 (9)2.2.2 第一代电流传输器的电路实现 (10)2.3 第二代电流传输器(CCII) (11)2.3.1 第二代电流传输器定义 (11)2.3.2 第二代电流传输器的实现基础 (12)2.3.3 第二代电流传输器的实现 (15)2.3.4 第二代电流传输器的应用 (15)2.4 本章小结 (17)3 滤波器基本理论 (18)3.1 滤波器发展回顾 (18)3.2 滤波器的基础知识 (19)3.3 滤波器的种类和基本参数 (20)3.3.1 滤波器的种类 (20)3.3.2 滤波器主要参数 (21)3.4 二阶滤波器传递函数的分析 (22)3.5 本章小结 (23)4 基于第二代电流传输器的滤波器设计 (24)4.1 基于CCII的有源滤波器 (24)4.1.1 低通(Low pass)滤波器 (24)4.1.2 高通(High pass)滤波器 (25)4.1.3 带通(Band pass)滤波器 (26)4.1.4 带阻(Notch pass)滤波器 (26)4.3 元件灵敏度分析 (27)4.4 本章小结 (28)5 版图的设计 (29)5.1 器件版图匹配的设计考虑 (29)5.1.1 元器件匹配的基本规则 (29)5.1.2 CMOS晶体管的匹配 (29)5.1.3 电阻的匹配 (30)5.2 版图设计的其他考虑 (30)5.3 电路版图及验证 (30)5.3.1 CCII的版图 (30)5.3.2 版图的验证 (32)总结 (33)参考文献 (34)附录 (36)1绪论1.1序言近年来,电流模式(Current Model )集成电路在模拟集成电路信号处理方面以其低功耗、高速度、低压、高精度、带宽和动态范围等方面优良的性能而广泛应用于高频、高速信号处理领域。