进化型模拟有源滤波器的研究

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基于遗传算法(GA)的数字进化思想自1992年被提出以来,在许多应用领域取得的很大成功,引起了广大学者的关注。应用该思想,将可编程逻辑元件和遗传算法(GA)融合在一起,产生了新的硬件流派——进化型硬件EHW(Evolvable Hardware)。近几年这一思想被引入到模拟电路中,将可编程位列和模拟电路相结合,又产生了模拟EHW,其实效性已经得到证实。滤波器作为信号处理和测量仪器的最基本的单元之一,已渗入现代电子技术的各个方面。现在将有源RC滤波器电路集成到一块芯片上已成为现实。但由于集成电路生产中参数的偏差是难以避免的,致使高精度模拟滤波器的成品率较低。所以我们把进化型硬件的思想引入模拟有源滤波器的设计中,提出了滤波器的模拟进化型硬件的结构,并用可编程四阶有源模拟滤波器的进化进行仿真实验。根据实验及进化型硬件的特点我们可知,采用模拟进化型硬件可以降低生产中的苛刻条件,每个进化型硬件经过进化之后都成为符合要求的滤波器(除了材料的物理损伤之外),从而可大幅度减低生产成本。另外,采用模拟进化型硬件还可以减小器件的尺寸,降低功耗。可以预见在不久的将来模拟进化型硬件会在精密模拟滤波器和高精度运算放大器的生产中,以及在精密传感器的制作中,获得广泛的应用。具有很高的科技、经济和社会效益。本文所做的主要工作是把进化型硬件的思想引入模拟有源滤波器的设计中,提出了进化型有源模拟滤波器的结构,针对有源模拟滤波器参数本身的特殊性设计了一种新的遗传算法;结合该算法,设计出一种符合实际要求的滤波器模拟进化型硬件的结构,实现了遗传算法和有源RC滤波器理论上的结合。在Pspice环境下对可编程四阶有源模拟滤波器的进化进行的模拟仿真结果表明,所得的进化型模拟有源滤波器完全可以满足设计要求。论文中所有用到的程序均是在VC++6.0环境下编译完成。
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