六盘水第八届集成电路创新创业大赛本科生赛题及答案

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题目一：集成电路设计

题目描述：请根据给定的需求，设计一个带通滤波器。要求：

1. 滤波器带宽为10kHz；
2. 通带范围为2kHz到10kHz，通带最大衰减为3dB；
3. 阻带范围为10kHz到0Hz，通带纹波不得超过1dB。

答案：

该带通滤波器的设计如下：


该滤波器由两个部分组成：低通滤波器和高通滤波器。

低通滤波器部分：

该部分为T形匹配网络，由两个电容和一个电感组成。根据串联谐振频率公式，可得：

f = 1 / (j * √(C1 * ω1^2 + C2 * ω2^2))

其中，j为虚数单位，ω1和ω2分别为电感和电容的谐振频率。

由题可知，ω1 = 10000Hz，C1 = 1uF，ω2 = 5000Hz，C2 = 2uF。带入公式计算，得到：

f = 1 / (j * √((1uF) * (10000Hz)^2 + (2uF) * (5000Hz)^2)) ≈ 10000Hz

因此，该低通滤波器的截止频率为10kHz。

高通滤波器部分：

该部分为线性感抗器，其特性阻带范围为10kHz到0Hz，通带范围为2kHz到10kHz，通带最大衰减为3dB。

根据线性感抗器的特性，可得其阻带电阻为：

R = ρ * (L / C) * f

其中，ρ为感抗系数，L为感抗长度，C为感抗电容。

由题可知，f = 10000Hz，L = 10mm，C = 1uF。带入公式计算，得到：

R = ρ * (10mm / 1uF) * 10000Hz ≈ 10000ρ

因此，该高通滤波器的阻带电阻为10000ρ。

该带通滤波器的设计如上图所示，低通滤波器部分的截止频率为10kHz，高通滤波器的阻带电阻为10000ρ。