本文關鍵詞：基于CFOA的快速響應濾波器的設計與實現，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在多路數據采集系統(tǒng)系統(tǒng)中,提取的是老鼠大腦皮層的信號,這是一種電信號,醫(yī)學上通過研究這種電壓信號的波動來研究老鼠腦部出現的病理變化,為進一步研究人的大腦皮層變化提供堅實可靠的素材,為治療癲癇導致的病理變化做出偉大的貢獻,可以提前預防癲癇等疾病的發(fā)生。但是腦電信號是電壓幅值特別小的信號,模擬仿真時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。濾波器是一種能過濾信號中混有的噪聲的電子設備,即過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,但是現在的濾波器通常使用的是電壓反饋型運算放大器(voltage Feedback operational Amplifier,簡稱VFOA)。雖然VFOA有很多優(yōu)點,但它存在電壓模式放大器的共同缺點:實際電路中為了減小大量高阻抗節(jié)點造成的影響,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等方面的能力明顯降低了�？梢允褂秒娏髂Ｊ椒糯笃鞔骐妷耗Ｊ椒糯笃鱽斫鉀Q出現的問題,在電流模式放大器中我們常使用電流型運算放大器(Current Feedback operational Amplifier,簡稱CFOA);它具有:同相端為高阻抗,反相端基本為零,改變增益時帶寬基本沒有變化,壓擺率非�？�,波形產生波動和失真會更低,在取反饋電阻時會限制它的取值。這里提到的在濾波電路中將會使用的CFOA是跨阻型的運算放大器,在閉環(huán)系統(tǒng)中,若系統(tǒng)中存在反饋時,它的反饋量是電流,電流通過反相端輸入電壓跟誰器進入CFOA的內部,并且在開環(huán)系統(tǒng)時,增益的量綱是通過跨阻表達的。與常見的傳統(tǒng)的電壓模式運算放大器VFOA相比,不同的拓撲結構與工作原理帶來了明顯的優(yōu)勢,解決了傳統(tǒng)電壓模式電路的難題,具有明顯的動態(tài)特性,優(yōu)良的的壓擺率和快速的響應,極具實用優(yōu)點�？梢岳碚撟C明它的優(yōu)越的電路結構,不僅在濾波電路中占據重要位置,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越重要的比重,是現在集成運放中關注的重點。本文重點研究了CFOA應用于濾波電路,設計出了二階濾波電路,并且給出了n節(jié)濾波電路的一般電路結構,突破了一些傳統(tǒng)VFOA濾波電路的缺點即對高速信號的處理能力弱和信號容易失真,它具有極佳的性能優(yōu)點和良好的動態(tài)特性,設計出的濾波器壓擺率優(yōu)良,延遲時間低,波形不易失真,抗噪聲性能優(yōu)于VFOA電路,在試驗室的多路數據采集系統(tǒng)和病理組織處理系統(tǒng)中得到廣泛的應用。文章提出了一種基于CFOA的快速響應低通濾波器的設計方法,使多路數據采集系統(tǒng)中的多路模擬信號通過模擬開關可共用一路低通濾波器,從而簡化了電路設計,本設計經仿真驗證和搭板測試,均達到了設計要求。在濾除噪聲的過程中,低通濾波器往往是影響采集精度和速率的關鍵,本文提出了一種基于電流反饋放大器的快速響應低通濾波器設計方法,經Multisim仿真驗證和實際搭板測試,其脈沖響應延遲時間比基于電壓運算放大器設計的低通濾波器減少了約1-2個數量級,從而證明了該方法的有效性,類似的方法亦可用來實現其他種類濾波器的設計。本文第二部分從CFOA內部拓撲開始,描述了內部基本結構模型和實現的具體功能,講述CFOA的工作參數,通過對比CFOA和VFOA的功能,利用CFOA的優(yōu)點,避免VFOA電路的缺點,通過求出傳遞函數網絡結構圖,給出理論n階濾波器設計,通過在實驗室操作獲得設計電路結構圖,通過仿真軟件的測量和搭板測試實驗,獲取實驗結果,同測得的結果相互比對分析,驗證本論文濾波器的優(yōu)勢,并且經過濾波電路的理論驗證分析得到的數據的準確性。通過學習傳統(tǒng)電壓型濾波器和引用論文濾波器,文章的第三部分對三種電路得到的實驗數據相互比較分析,即通過這種濾波器與傳統(tǒng)的濾波電路和一種新型濾波電路進行數據比較,發(fā)現本論文電路優(yōu)點,最后一部分對本論文進行總結。
【關鍵詞】：CFOA VFOA 快速響應 傳遞函數 延遲時間
【學位授予單位】：山東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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14-15
• 2.2 CFOA的參數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 結論21-22
• 第三章 基于CFOA的濾波器的實現方法22-38
• 3.1 問題提出22
• 3.2 n階濾波電路實現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的簡單應用電路26-32
• 3.4 n階設計方法32-36
• 3.4.1 巴特沃斯濾波器設計32-36
• 3.4.1.1 電流傳遞函數32-33
• 3.4.1.2 Butterworth濾波器33-34
• 3.4.1.3 n階實現方法34-36
• 3.5 濾波器理論分析36-38
• 第四章 基于CFOA的濾波器實現分析38-51
• 4.1 濾波實現電路38-47
• 4.1.1 快速低通濾波器實現38-40
• 4.1.2 Sallen-Key電路40-42
• 4.1.3 引用論文42-44
• 4.1.4 結果44-47
• 4.2 基于CFOA濾波器的具體實現方法47-49
• 4.2.1 一階濾波器47-48
• 4.2.2 二階濾波器48-49
• 4.3 結論49-51
• 第五章 總結與展望51-53
• 5.1 總結51
• 5.2 展望51-53
• 參考文獻53-57
• 致謝57-58

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 ;網絡、濾波、濾波器[J];電子科技文摘;2000年06期

2 Richard Kurzrok;;具有低通響應的可調濾波器電路[J];電子設計技術;2001年11期

3 ;你問我答[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 ;網絡、濾波、濾波器[J];電子科技文摘;2002年11期

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7 范穎鵬,杜正偉,龔克,張肅;平面波照射下屏蔽腔內濾波器的分析[J];清華大學學報(自然科學版);2005年10期

8 劉s，

本文編號：272608