有源滤波技术现状及其发展

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1、安康学院学年论文（设计）有源滤波技术现状及其发展【摘要】集成电路发展至今，滤波器已经成为系统中不可或缺、很常用的一个单元。本文首先对滤波器作一简单概述。然后，着重对滤波器的一个分支模拟滤波器中的有源滤波器进行介绍。特别是对有源滤波技术现状及其发展重点介绍。Activefilteringtechnologyanditsdevelopment[Abstract]ICdevelopmentsofar,thefilterhasbecomeanintegralpartofthesystemusedasingleunit.Firstly,forabrie

2、foverviewofthefilter.Then,ontheactivefilterinthefilterisabranchoftheanalogfiltersareintroduced.Inparticular,theintroductionofactivefilteringtechnologyanditsdevelopmentpriorities.一、概述1.1滤波器的产生和发展滤波器是一种专用的选频网络，由于真实的世界中有各种各样需要或者不需要的信息，所以它可以以某种规定的方式将输入信号根据需要变换成系统要求的输出信号，让某些频率成分

3、的信号通过而使其它频率成分的信号受到阻塞或者衰减。它是一种应用非常广泛的信号处理系统，在通信、航天、自动控制、传感器等领域起着重要的作用。事实上，任何电子系统，从简单的放大器到复杂的数字信号处理(D树talSignalProcessing)系统都需要滤波器。由于在实际生活中，所有的模拟系统，都不可避免的要与噪声与外界干扰打交道，这样，滤波器就常被用来消除不必要的噪声以及抑制外界对自身系统的干扰等。从20世纪20年代到20世纪60年代，滤波器的设计主要是由无源器件，如电阻、电容和电感组成。而其中，又以无源LC梯形网络更为实用，这主要得益于它对元

4、件的变化不太敏感。但长期以来，低品质的电感始终限制了无源滤波器的发展。20世纪50年代人们发现，用专门的有源电路来代替体积大且价格昂贵的电感则可以极大地减小电路的规模和成本。与此同时，伴随着进入20世纪60年代中期，分立元件中高性能有源器件如运算放大器开始出现，极大地发展了有源滤波器的设计。在进入20世纪70年代中期，分立的有源RC滤波器开始流行，同时，半导体技术又正在如火如荼的展开，因此人们这时又开始考虑需要将滤波器进行集成，以满足整个工业发展的需要。第6页共6页安康学院学年论文（设计）随着航天航空、现代通信和控制技术的发展，系统对模块集成

5、化的要求也越来越高。全集成滤波器是单片集成的，与由分立有源元件构成的滤波器相比，主要有以下优点：1．集成电路是专用的，设计中都是针对性考虑并设计，所以集成后的滤波器有着分立元件设计的滤波器无可比拟的面积和功耗优势。2．工艺的特殊性，虽然很难做到器件的绝对值稳定，但是在芯片内，元件之间的匹配可以做得很好，这样也极大地改善滤波器的性能，尤其是线性度。3．针对工艺的绝对值不稳的特点，自动调谐电路则能够很好地克服因工艺和温度变化所带来的误差。4．与分立无源滤波器相比，集成滤波器大大地减少了寄生电容。这主要得益于芯片内部，各种尺寸间距的减小等。1.2滤

6、波器的概述针对目前所常用的滤波器的设计方法，单片集成有源滤波器的分类如图1—1所示：图1单片集成有源滤波器的分类二、有源滤波技术的历史发展和现状七十年代初有源滤波器的基本原理和电路拓扑结构就已确定，但由于受到当时功率半导体器件水平以及控制策略的限制，有源电力滤波器的研制一直处于试验研究阶段．直到进入八十年代以来，随着新型电力半导体器件的不断发展、脉宽调制技术的不断进步以及基于瞬时无功功率理论的谐波电流瞬时检测方法的提出，使有源电力滤波器得到迅速完善和发展日。自1982年世界第一台APF(800kVA)在日本研制成功而被正式投入使用以来m，经过

7、20多年的研究和探索，APF技术得到了长足的发展，越来越多的APF投入了运行，不论从实现功能还是运行功率上都有明显改善。其中在日本，已投入使用的APF从50kVA到60MVA功率范围越来越宽，从谐波补偿到抑制闪变和电压调节应用功能越来越丰富．目前，有源滤波器已用在提高电能质量，解决兰相电力系统中终端电压调节、电压波动抑制、电压平衡改善以及谐波消除和无功补偿等问题上。三、有源滤波器的分类第6页共6页安康学院学年论文（设计）目前投入使用的APF种类繁多，其分类方法也多种多样。图2从不同的角度对APF进行了分类。根据应用场合的不同，舡．F可分为有源

8、直流滤波器和有源交流滤波器两大类．前者主要用来消除高压直流系统中换流器直流侧的电压；后者则应用于交流电力系统。图2有源滤波器的分类根据逆变电路的储能元件不同，有源滤