HPMX3001开关电容滤波器的基本原理,(a)有源RC积分器 (b)开关电容积分器 (c)两相时钟(d)在φl为高电平时,vI向C1充电 (e)在φ2为高电平时,Cl向C2放电gcl=ClvI.

而在φ2为高电平期间,TI截止、T2导通。于是C1转接到运放的输入端,如图9.4.1e所示。此时C1放电,所充电荷gcl传输到C2上。

由此可见,在每一时钟周期rc内,从信号源中提取的电荷qc1=cluI供给了积分电容器C2。因此,在节点1、2之间流过的平均电流为

iav=c1u1/tc

如果tc足够短,可以近似认为这个过程是连续的,因而可以在两节点之间定义一个等效电阻Req’即      req=ui/iav和req=tc/c1

这样,就可得到一个等效的积分器时间常数t,即

t=C2req=rcc2/c1       (⒐⒋2)

显然,影响滤波器频率响应的时间常数取决于时钟周期rc和电容比值C2/C1,而与电容的绝对值无关。在MOS工艺中,电容比值的精度可以控制在0.1%以内。这样只要合理选用时钟频率(如100 kHz)和不太大的电容比值(如10),对于低频应用来说,就可获得合适的大时间常数(如10ˉ4s)c

单片集成开关电容滤波器简介,自1978年以来,国外已批量生产了各种开关电容滤波器,在脉冲编码调制(PCM①)通信、语言信号处理等领域得到了广泛应用。据笔者所知,仅美国就有RETICON、MAXiM、Linear Technology等多家公司生产各种开关电容滤波器。目前生产品种和数量多、性能好、频率和相位特性最佳的是Linear Tech-nology公司。ˉF面以该公司的产品为例作一简单介绍。

美国Linear Technology公司生产通用型(可组合为低通、高通、带通等)和低通型开关电容滤波器。例如通用型的含LTC 1064:8阶、fo=0.1~140 kHz、fcpm\=7 MHz;当fcP=1 MHz时,时钟馈通噪声电压峰一峰值为yx.ycP F=0,2mV。LTC1164为8阶,几=0.1~20 kHz,低功耗,yimax=500 kHz。低通型有

十余种,大部分均是8阶的,其中LTC 1064-1和LTC1064-4的衰减特性达72 dB/倍频程和80 dB/倍频程;LTC1064-3、LTC1064-5等五种8阶低通滤波器均具有线性相位特性,在通带内的相位特性非线性误差在±0.5°~±0.7°。特别值得指出的是,目前开关电容滤波器I作频率正向着高频方向发展,而宽带噪声比20世纪80年代初的开关电容滤波器约小两个数量级,某些型号的产品已能对微伏数量级的有用信号进行滤波。

总之,开关电容滤波器的滤波特性决定于电容比和时钟频率,可实现高精度和高稳定滤波,同时便于集成。这些是RC有源滤波器远远不及的。目前集成开关电容滤波器除工作频率还不够高外,大部分性能指标已达到较高水平。从结构上来看,正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的带选频网络的正

PCM是PulseˉCodc Modulation的缩写。

反馈放大电路。图9.5.1a表示接成正反馈时,放大电路在输入信号Xi=0时的方框图,改画一下,便得图9.5.1b。由图可知,如放大电路的输人端(1端)外接一定频率、一定幅度的正弦波信号Xa,经过基本放大电路和反馈网络所构成的环路传输后,在反馈网络的输出端(2端),得到反馈信号Xf,如果XF与Xa在大小和相位上都一致,那么,就可以除去外接信号凡,而将1、2两端连接在一起(如图中的虚线所示)而形成闭环系统,其输出端可能继续维持与开环时一样的输出信号①。这样,由于Xf=Xa,便有

图9,5.1 正弦波振荡电路的方案框图

(a)Ir反馈放大电路的方框图(~ri=o)

(b)正弦波振荡电路的方框图

式(9,5,2)称为振幅平衡条件,而式(⒐5.3)则称为相位平衡条件,这是正弦波振荡电路产生持续振荡的两个条件。值得注意的是,无论是负反馈放大电路的自激条件(-AF=1)或振荡电路的振荡条件(AF=1),都是要求环路增益等于1,不过,由于反馈信号送到比较环节输人端的+、一符号不同见图图95.1b中略去了基本放大电路的输人阻抗J反馈网络的负载效应.

深圳市唯有度科技有限公司http://wydkj.51dzw.com/