《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種電壓模式通用二階CFA濾波器設(shè)計(jì)方案
摘要: 1引言電壓運(yùn)算放大器是模擬電路設(shè)計(jì)中的基本有源器件,由普通電壓運(yùn)算放大器組成的電路,其工作頻率較低。電流反饋放大器(CurrentFeedbackAmplifier,CFA)是一種結(jié)構(gòu)全新的運(yùn)算放大器,他不但能提供近乎常值的帶寬,而且還具有高的轉(zhuǎn)換速率。由他組成的電路,在頻率特性、動態(tài)范圍等方面具有比由OTA組成的電路更加優(yōu)良的性能[1-30]。近年來,電流反饋放大器在二階濾波器電路中得到了一些應(yīng)用[6-10],而采用電流反饋放大器(CFA)構(gòu)成的電壓模式或電流模式雙二次濾波器的文獻(xiàn)不斷見諸報(bào)道,其中主要的形式有兩種:一種為單輸入多輸出型濾波器;另一種為
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1 引言

  電壓運(yùn)算放大器是模擬電路設(shè)計(jì)中的基本有源器件,由普通電壓運(yùn)算放大器組成的電路,其工作頻率較低。電流反饋放大器" title="反饋放大器">反饋放大器(Current Feedback Amplifier,CFA)是一種結(jié)構(gòu)全新的運(yùn)算放大器,他不但能提供近乎常值的帶寬,而且還具有高的轉(zhuǎn)換速率。由他組成的電路,在頻率特性、動態(tài)范圍等方面具有比由OTA組成的電路更加優(yōu)良的性能[1-30]。近年來,電流反饋放大器在二階濾波器電路中得到了一些應(yīng)用[6-10],而采用電流反饋放大器(CFA)構(gòu)成的電壓模式或電流模式雙二次濾波器的文獻(xiàn)不斷見諸報(bào)道,其中主要的形式有兩種:一種為單輸入多輸出型濾波器;另一種為三輸入單輸出型濾波器。但從文獻(xiàn)看,多數(shù)電路使用的CFA器件數(shù)目較多。本文提出了一種三輸入單輸出電壓模式通用二階濾波器電路,該電路僅用2個(gè)電流反饋放大器(CFA)、2個(gè)電容、3個(gè)電阻來構(gòu)成,電路結(jié)構(gòu)簡單,能實(shí)現(xiàn)二階低通" title="低通">低通、帶通" title="帶通">帶通、高通" title="高通">高通、陷波、全通濾波函數(shù)。并用PSpice對該電路進(jìn)行了仿真,仿真結(jié)果表明,該電路設(shè)計(jì)正確,理論分析與仿真結(jié)果相吻合。

  2 CFA電路結(jié)構(gòu)及原理

  電流反饋放大器(CFA)是一種四端口器件如圖1所示,他的電路傳輸特性為:

  即Iy=0,Vx=Vy,Ix=±Iz,Vo=Vz,公式(1)中"+"對應(yīng)CFA+,"-"對應(yīng)CFA-,由此可知x端電壓跟隨y端電壓,z端電流跟隨x端電流,y端是高阻輸入,Iy=O,z端電壓跟隨o端電壓[6-9]變化。

  3 二階濾波器原理

  本文采用如圖2所示濾波器電路,該電路是由2個(gè)CFA2個(gè)電容和3個(gè)電阻來構(gòu)成。對圖2電路進(jìn)行電路分析得:

  由上述方程,可得電路電流傳輸函數(shù)" title="傳輸函數(shù)">傳輸函數(shù):

  有式(6)可知,改變輸入信號V1,V2,V3,可以分別實(shí)現(xiàn)低通、帶通、高通、陷波、全通濾波函數(shù)。實(shí)現(xiàn)條件與濾波器類型的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

  由式(18),式(19)可知,ωP,QP有源靈敏度也是較小的。

  4 電路仿真

  為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)濾波器電路的正確性,作者用PSpice對該電路進(jìn)行了電路仿真。當(dāng)R1=R2=R3=1 kΩ,C1=C2=0.1 μF,由式(8)得:fp=1.59 kHz,在PSpice9.1下,對圖2所示電路進(jìn)行仿真,得到幅頻特性(如圖3所示)與要求的技術(shù)參數(shù)相吻合。

  5結(jié) 語

  本文提出了一種僅用2個(gè)電流反饋放大器(CFA)、2個(gè)電容和3個(gè)電阻構(gòu)成的電壓模式通用二階濾波器電路,能實(shí)現(xiàn)二階低通、帶通、高通、帶阻、全通濾波函數(shù)。對該電路進(jìn)行了電路分析,得到了電壓傳輸函數(shù)及電路參數(shù)。并用PSpice對該濾波器電路進(jìn)行了仿真,仿真結(jié)果表明,該濾波器電路設(shè)計(jì)正確,理論分析與仿真結(jié)果相吻合。電路具有如下特點(diǎn):

  (1)能實(shí)現(xiàn)電壓模式二階低通、帶通、高通、陷波、全通濾波函數(shù);

  (2)電路結(jié)構(gòu)簡單;

  (3)具有的元器件較少;

  (4)無源、有源靈敏度較?。?/p>

  (5)ωP ,QP可調(diào)

  (6)電路易于實(shí)現(xiàn)。

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