有源滤波器综合的研究

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级联型有源滤波器设计技术已经很成熟,而且可用的二阶节电路也很多,但这些电路是依靠丰富的想象和多次的实验得来的。有源网络综合一直是电路与系统这一领域内尚未解决的难题之一。研究有源RC网络的综合理论,对于电路设计在理论和实际应用上都有很重要的意义。本文在全面归纳总结有源网络综合理论的基础上,借助零极子模型,从符号传递函数开始,利用节点导纳矩阵扩展的方法,较为系统地研究了有源低通、高通、带通和带阻滤波器的综合。这一方法是应用高斯消除进行符号电路分析的逆过程。在给定传递函数的情况下,它可以使用特殊的元件综合出满足给定传递函数的多个电路。本文的创新点主要有:(1)在综合二阶低通滤波器的过程中,发现了一些新的电路拓扑结构,有含二重RC滤波的低通滤波器、同时包含理想运放和晶体管的低通滤波器和含双运放的新型二阶低通滤波器。通过电路仿真,验证了该综合方法的正确性。(2)灵活运用有源网络综合的理论,对变换矩阵进行多次主元扩展,实现了KHN、BH这些综合类滤波器的综合。(3)在含有多对零极子的带阻滤波器综合过程中,针对给定的一个传递函数,变换零子和任意子的组合方式,综合出了Tow-Thomas和kerberg-Mossberg这两种类型的带阻滤波器,体现了所采用的综合方法的优越性。本文中的电路结构是通过导纳矩阵的变换从符号电压或电流传递函数得到的,推导过程中没有做对电路结构或是拓扑的任何推断。这一综合方法对低阶电路的综合是非常有用的。
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