電流模式RLC梯形濾波器的設(shè)計與改進

0 引言

在模擬電路中，人們一般習慣于采用電壓作為信號變量，并通過處理電壓信號來決定電路的功能，這種方式也同時促進了電壓模式電路的誕生和發(fā)展。近年來，以電流為信號變量的電路在信號處理中的巨大潛在優(yōu)勢逐漸被認識并被挖掘出來，同時也促進了電流模式電路的發(fā)展。電流模式電路在速度、帶寬、動態(tài)范圍等方面獲得更加優(yōu)良的性能，將把現(xiàn)代集成電路推進到一個新的階段。

RLC無源濾波器在分立元件濾波器中占有重要地位，其理論成熟，而且有大量的圖表可以用，尤其是跳蛙結(jié)構(gòu)，它不僅具有通帶靈敏度低的優(yōu)點，而且對寄生電容不敏感。電流差分緩沖放大器非常適合電流模式以及連續(xù)時間濾波器的設(shè)計，因此，本文提出了電流模式下基于CD-BA的梯形結(jié)構(gòu)的濾波器設(shè)計及其改進方案。

1 梯形濾波器設(shè)計

無源RLC梯形濾波器的普遍結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中串聯(lián)臂支路用導納Y表示，并聯(lián)臂支路用阻抗Z表示。該網(wǎng)絡(luò)的電流和電壓方程如下：

根據(jù)圖1所示的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，電流模式的五階切比雪夫梯形濾波器的設(shè)計電路及其仿真圖如圖2所示。

2 基于CDBA的梯形濾波器設(shè)計

電流差分緩沖放大器是一種新的有源器件，它具有一些獨特的優(yōu)點，比如：簡單的電路結(jié)構(gòu)，高的回轉(zhuǎn)率和寬的帶寬等，比較適合工作在電流模式下。因此，利用其端口的特性，可設(shè)計出性能更好的梯形結(jié)構(gòu)的濾波器。

2．1 電流差分緩沖放大電路

電流差分緩沖放大器是四端口的有源器件。

其電流傳輸矩陣為：

從傳輸矩陣中可以看出，電流緩沖放大器各個端口電壓和電流的關(guān)系，各種電路都可根據(jù)這種關(guān)系來進行設(shè)計。

2．2 CDBA在梯形濾波器中的應用

在圖2所示的五階切比雪夫濾波器的基礎(chǔ)上引入CDBA模塊，再通過各個CDBA模塊的級聯(lián)，筆者設(shè)計出了如圖4所示的改進型五階切比雪夫低通濾波的電路圖。

通常來講，濾波器為幾階，就需要加入幾個CDBA模塊，從圖4所示的電路圖中可以看出，五階濾波器引入了五個CDBA模塊，從而證明了這一點。

在電路圖中。原切比雪夫濾波器中的原件都已做了標注，另外，新電路中還加入了幾個阻值為l kΩ的電阻。

3 仿真結(jié)果分析

對本文所設(shè)計的濾波器電路進行仿真，可以得出如圖5所示的仿真結(jié)果。從圖5可以看出，其濾波器的特性曲線在通帶內(nèi)比圖2中的更加平坦，也更趨近于理論結(jié)果。

4 結(jié)束語

本文提出了利用CDBA設(shè)計五階切比雪夫低通濾波器的電流模方法，仿真結(jié)果證明，本設(shè)計的五階切比雪夫低通濾波器具有一定的可行性和精確性，因而對集成電路的設(shè)計具有一定的意義。