开关电容滤波器的设计与研究【开题报告+文献综述+毕业论文】

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1、本科毕业论文系列开题报告电子信息工程开关电容滤波器的设计与研究一、课题研究意义及现状二十世纪八十年代，超大规模集成电路得到工艺在单位面积芯片上集成的电阻、电容等电子集成电阻不仅占用芯片面积大，而且大的温度系耗，不利于超大规模集成电路的小型化。为克服这些缺点，人们开始研究取代电阻的方法。开关电容滤波器的概念最早在二十世纪五十年代被提出，正因为当时集成工艺不过关，未引起人们的重视。1972年，美国科拟电阻R的方法。1977年，开关电容的单片集成滤波器研制成功，由MOS运算放大器、MOS电容和MOS开关组成的有源开关电源网络。开关

2、电容滤波器由电容的比值确定电路的极点和时间常数，且电容比值可以控制，因此开关电容技术可获得高精度的滤波器。1979年，已有商用在开关电容技术已趋成熟。开关电容滤波器采用代网络理论与集成工艺的一个重大突破。开关电关电容滤波器利于大规模集成；因为其性能取决误差小于千分之一，并且有很高的精度；功能全可以由开关电容技术进行实现；无需A/D、D/A转换可以做到小于10mW。然而，在使用SCF滤波器的过程中发现，当滤波器难以实现，而用多片SCF级联的成本太高。采取大的电容分散又不利于集成。有人建议采用电容放大技术减小电容分散，噪声、稳定

3、性和有限带宽等诸多因素又限制了电路的整体性能。又有人提出了采用差动开关电容器减小电路的电容分散，这只需多增加2个开关，却可以成倍的缩小电容分散，便于集成。另外，在NMOS工艺的SCF滤波器中，因为NMOS运算放大器的开环增益低、摆率小、噪声高和单位增益带宽SCF滤波器的性能和精度不够理想。因此，高性能高精度是SCF滤波器设计的关键。SCF滤波器中心频率较低，通常都在100kHz以内。尽管如此，SCF滤器已广泛应用于中、低频范围的电信、声学等领域。用开关电容技术可以很方便的实现大电阻。用开关和电容代替电阻以后，一个10M的电阻

4、可以用一个0.1pF的电容和切换频率为100kHz的开关代替。用一般的MOS工艺集成实现这样一个等效电阻所需要的芯片面积大约是直接集成这样一个电阻所需芯片面积的百分之一。开关电容滤波器不仅克服了有源RC滤波器不便直接集成的主要缺点，同时还具有MOS电路的很多优点。因而得到极其广泛的应用。二、课题研究的主要内容和预期目标内容：掌握各种类型滤波器（带通、带阻、高通、低通等）的设计方法，制作出相应的滤波器电路，通过计算机仿真来优化电路，并对开关电容滤波器的设计进行研究。预期目标：通过滤波器的设计方法，设计出相应几个开关电容滤波器，

5、在计算机上仿真电路。然后对开关电容滤波器进行研究，对滤波器的输出特性仿真，检验是否符合设计要求，并适当优化滤波器电路参数。大电阻不易集成，利用开关电容等等效电阻，可以将有源或者无源RC网络中的电阻R用开关电容等效电阻取代，从而得到开关电容滤波器。另外MOS器件在速度、集成度、相对精度控制和微功耗等方面都有独特的优势，开关电容滤波器不仅克服了有源RC滤波器不便直接集成的主要缺点，同时还具有MOS电路的很多优点。三、课题研究的方法及措施变换设计法：变换设计法就是在原来设计的连续时间滤波器的基础上，通过一定的变换，将连续时间滤波器

6、转化为开关电容滤波器。变换法的优点就是简单、直观。它的另外一个极其重要的优点就是能够充分应用连续时间滤波器的研究成果来设计取样数据滤波器，从而大大加快了开关电容滤波器的发展。直接设计法：直接设计法直接从滤波器的z域转移函数出发，以开关电容双二阶基本电路和各种基本单元电路为基础，通过级联法、信号流图等方法直接综合z域转移函数，得到所需要的开关电容滤波器。开关电容处理的是离散时间信号，所以这种电路的分析于设计一般在z域进行。通过查找资料熟习并掌握开关电容滤波器的基本原理，查找文献了解开关电容滤波器技术以及应用等。熟悉ORCAD的

7、开发环境,了解ORCAD的具体操作方法，为研究开关电容滤波器做准备。通过ORCAD，用变换设计法和直接设计法设计开关电容滤波器并进行仿真，检验是否符合要求。四、课题研究进度计划毕业设计期限：自2010年10月20至2011年4月1日。第一阶段（2周）：分析任务，收集资料，系统总体方案设计。第二阶段（2周）：完成开题报告、文献综述、外文翻译。第三阶段（6周）：设计与写论文，硬件电路的设计与制作，撰写设计报告与论文。第四阶段（2周）：设计作品完善，论文修改。五、参考文献[1]JohnsD,MartinKAnalog.Integr

8、atedCircuitDesign[M].Wi-ley,1997:42-48.[2]陆跃.开关电容网络[M].成都:电子科技大学出版社,1989:36-200.[3]高燕梅,王丽,付圆媛.开关电容滤波器设计与仿真方法与研究[J]．吉林大学学报:息科学版,2005,23(4):373-375