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研究生:趙奕翔
研究生(外文):Yi-Siang Jhao
論文名稱:使用差動電壓電流傳輸器所設計之電壓模式一階全通濾波器
論文名稱(外文):Differential Voltage Current Conveyor (DVCC) Based Voltage-Mode First-Order Allpass Filter
指導教授:洪君維洪君維引用關係
指導教授(外文):Jiun-Wei Horng
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:電子工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2019
畢業學年度:107
語文別:中文
論文頁數:79
中文關鍵詞:電流傳輸器一階全通
外文關鍵詞:current conveyorfirst-orderallpass
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在本論文中將提出一個新的電壓模式一階全通濾波器,此電路使用一個差動電壓電流傳輸器(DVCC)、一個電容及兩個電阻來實現所需之濾波功能,而此濾波器可同時實現兩種一階濾波功能,分別為低通濾波及全通濾波,並且具備以下特性,使用較少之主動及被動元件、全電容皆接地、用作低通濾波時不須阻抗匹配。

本論文藉由Hspice的模擬結果與Matlab的理論分析來驗證此電路,其結果與理論相近。
In this paper, we will present a new voltage-mode first-order filter circuit. This circuit using one differential voltage current conveyor (DVCC), one capacitor and two resistors. It can realize first-order filter functions which are lowpass and allpass responses. This filter have some characteristic, like: use less active component and passive component, grounded capacitor, no impedance matching required when used as lowpass filter.

We use HSPICE and MATLAB to simulate this filter circuit. The results are close to theoretical predictions.
目錄

摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 X
第一章 緒論 1
1-1研究背景 1
1-2研究動機與目的 2
1-3論文編排 4
第二章 電流式主動元件簡介 5
2-1 Nullor等效模型 5
2-2電流傳輸器 8
2-2.1第一代電流傳輸器 9
2-2.2第二代電流傳輸器 11
2-2.3第三代電流傳輸器 17
2-2.4差動電壓電流傳輸器 19
第三章 使用差動電壓電流傳輸器所設計之電壓模式一階全通濾波器 21
3-1濾波電路簡介 21
3-1.1二階濾波器 23
3-1.2靈敏度 27
3-2電壓模式一階全通濾波器 28
3-3 DVCC之非理想特性分析 31
3-4靈敏度分析 33
3-5寄生元件的影響 34
第四章 模擬結果與驗證 35
4-1模擬結果 35
4-2總諧波失真 41
4-3被動元件之模擬分析 42
4-3.1單一元件變動之誤差 42
4-3.2元件同時變動之誤差 55
4-4結論 64
第五章 總論 66
參考文獻 68

圖目錄

圖2-1.1 Nullor等效模型 5
圖2-1.2 Nullator模型 6
圖2-1.3-a正型Norator模型 7
圖2-1.3-b負型Norator模型 7
圖2-2.1 CC元件符號 8
圖2-2.2 CCI內部電路 9
圖2-2.3 CCI元件符號 9
圖2-2.4 CCI之Nullor等效模型 10
圖2-2.5 CCII元件符號 11
圖2-2.6 CCII之Nullor等效模型 11
圖2-2.7用BJT所設計之CCII+電路 13
圖2-2.8用BJT所設計之CCII-電路 13
圖2-2.9用MOS所設計之CCII+電路 14
圖2-2.10用MOS所設計之CCII-電路 14
圖2-2.11電壓放大器 16
圖2-2.12電流放大器 16
圖2-2.13兩個CCII+實現一個CCII- 16
圖2-2.14 CCIII元件符號 17
圖2-2.15 CCIII之Nullor等效模型 17
圖2-2.16以兩個正型雙輸出CCII實現CCIII 18
圖2-2.17 DVCC元件符號 19
圖2-2.18 DVCC之內部電路 20
圖3-1.1低通濾波器之理想與實際頻率響應 24
圖3-1.2高通濾波器之理想與實際頻率響應 24
圖3-1.3帶通濾波器之理想與實際頻率響應 25
圖3-1.4帶拒濾波器之理想與實際頻率響應 25
圖3-1.5全通濾波器之理想頻率響應 26
圖3-2.1使用DVCC所設計之電壓模式一階全通濾波器電路圖 28
圖3-2.2阻抗匹配後之電壓模式一階全通濾波器電路圖 30
圖3-5.1非理想之DVCC模型 34
圖4-1.1全通濾波用Hspice所模擬出來之增益 36
圖4-1.2全通濾波用Matlab所畫出來之增益比較圖 36
圖4-1.3全通濾波用Hspice所模擬出來之相位 37
圖4-1.4全通濾波用Matlab所畫出來之相位比較圖 37
圖4-1.5低通濾波用Hspice所模擬出來之增益 38
圖4-1.6低通濾波用Matlab所畫出來之增益比較圖 38
圖4-1.7低通濾波用Hspice所模擬出來之相位 39
圖4-1.8低通濾波用Matlab所畫出來之相位比較圖 39
圖4-1.9全通頻率響應圖 40
圖4-1.10低通頻率響應圖 40
圖4-2.1全通響應下之總諧波失真百分比圖 41
圖4-3.1 R1增加5%之全通濾波增益響應 43
圖4-3.2 R1增加5%之全通濾波相位響應 43
圖4-3.3 R1增加5%之低通濾波增益響應 44
圖4-3.4 R1增加5%之低通濾波相位響應 44
圖4-3.5 R2增加5%之全通濾波增益響應 45
圖4-3.6 R2增加5%之全通濾波相位響應 45
圖4-3.7 R2增加5%之低通濾波增益響應 46
圖4-3.8 R2增加5%之低通濾波相位響應 46
圖4-3.9 C增加5%之全通濾波增益響應 47
圖4-3.10 C增加5%之全通濾波相位響應 47
圖4-3.11 C增加5%之低通濾波增益響應 48
圖4-3.12 C增加5%之低通濾波相位響應 48
圖4-3.13 R1減少5%之全通濾波增益響應 49
圖4-3.14 R1減少5%之全通濾波相位響應 49
圖4-3.15 R1減少5%之低通濾波增益響應 50
圖4-3.16 R1減少5%之低通濾波相位響應 50
圖4-3.17 R2減少5%之全通濾波增益響應 51
圖4-3.18 R2減少5%之全通濾波相位響應 51
圖4-3.19 R2減少5%之低通濾波增益響應 52
圖4-3.20 R2減少5%之低通濾波相位響應 52
圖4-3.21 C減少5%之全通濾波增益響應 53
圖4-3.22 C減少5%之全通濾波相位響應 53
圖4-3.23 C減少5%之低通濾波增益響應 54
圖4-3.24 C減少5%之低通濾波相位響應 54
圖4-3.25 RC增加5%之全通濾波增益響應 56
圖4-3.26 RC增加5%之全通濾波相位響應 56
圖4-3.27 RC增加5%之低通濾波增益響應 57
圖4-3.28 RC增加5%之低通濾波相位響應 57
圖4-3.29 RC減少5%之全通濾波增益響應 58
圖4-3.30 RC減少5%之全通濾波相位響應 58
圖4-3.31 RC減少5%之低通濾波增益響應 59
圖4-3.32 RC減少5%之低通濾波相位響應 59
圖4-3.33 RC增加2%之全通濾波增益響應 60
圖4-3.34 RC增加2%之全通濾波相位響應 60
圖4-3.35 RC增加2%之低通濾波增益響應 61
圖4-3.36 RC增加2%之低通濾波相位響應 61
圖4-3.37 RC減少2%之全通濾波增益響應 62
圖4-3.38 RC減少2%之全通濾波相位響應 62
圖4-3.39 RC減少2%之低通濾波增益響應 63
圖4-3.40 RC減少2%之低通濾波相位響應 63

表目錄

表4-3.1當變動元件值時模擬濾波訊號之截止頻率的誤差百分比 42
表4-3.2當變動所有元件值時模擬濾波訊號之截止頻率的誤差百分比 55
表4-4.1本論文所提出的電路與其他學者的電路之比較表 64
[1]A. S. Sedra and K. C. Smith, “A second-generation current conveyor and its application,” IEEE Transactions on Circuit Theory, vol. 17, pp. 132 - 134, 1970.
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