电流模式n阶CCCII多功能滤波器的设计

发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:438

1 引言

　　a.fabre等提出的电流控制传送器(cccii)，克服了电流传送器(ccii)的x端存在的寄生电阻导致的基于ccii电路产生的传输函数的误差。同时，与ota相比，对于同一偏置电流，cccii的电导gx比ota的跨导gm大4倍，因而提高了频响，降低了功耗，且电路结构简单，受到了国内外学者的高度重视。基于cccii的二阶滤波器及高阶滤波器不断提出，但对高阶多功能电流模式滤波器的研究还明显不足。

　　本文基于梅森信号流图理论，讨论了n阶滤波器的信号流图设计方法，成功设计出了一种新颖的基于cccii和mocccii实现的n阶多功能滤波器电路模型，该电路能实现低通、高通和带通滤波功能。该电路结构简单，含有最少的元件，且电路中所有电容均接地，易于集成。

2 电路理论与设计方法

2.1 cccii简介

　　fabre等提出的cccii+实现原理及电路如图1(a)所示，电路符号如图1(b)所示，其端口传输特性为：

　　rx为经x端的寄生电阻，

。可见，rx受偏置电流ib的控制。

　　多端输出mocccii是在cccii的基础上用电流复制的方法得以实现，他能等比例地输出多个电流，其理想端口特性为：

2.2 电路实现

　　设基于电流模式n阶低通、高通、带通滤波器的传递函数的一般表达式为：

　　根据梅森信号流图思想，式(4)可由n条反馈通路和1条前向通路构成。

　　根据信号流图，可利用cccii实现积分器和比例放大器，用mocccii多端输出实现反馈，形成电路。

　　为了实现mocccii的反馈作用，必须设计r2，使得r2等于mocccii的寄生电阻rx0，即　：r2=rx0

　　第n+1个cccii的作用是实现比例放大，通过调节r1和其寄生电阻rx的比值，可实现对增益的调节。当bi=ai时，图3中的iin可直接连接至cccii的输入端。

　　对比式(3)，不难看出有下列参数关系：

　　其中：rxj为第j个cccii x端的寄生电阻。

　　从式(3)可以看出，适当选择电流输入端，能实现不同功能的滤波器。

　　(1) 低通：取i=0，即电流从第一个cccii输入端输入。

　　(2) 高通：取i=n，即电流从mocccii的输入端输入。

　　(3) 带通：当n为偶数时，取i=n/2;当n为奇数时，取i=(n±1)/2，即电流从第i+1个cccii输入端输入。

3 设计实例与计算机仿真

　　为说明本文所提方法的可行性，对最平坦型butter-worth截止频率为500 khz的4阶低通、高通、带通滤波器进行设计。经分析取r1=r2=rx1=rx2=rx3=rx4=rx0=1 kω，c1=832.169 7 pf，g2=416.1011 pf，c3=243.751 7 pf，g4=121.879 6 pf。

　　作者还对该电路的2，4，6阶截止频率为500 khz的巴特沃兹低通滤波器进行了pspice仿真，随着阶数的增高，过渡带减小，幅频特性越好。

4 结语

　　本文基于梅森信号流图理论，讨论了n阶多功能cccii滤波器的信号流图设计方法，成功地设计出了一种新颖的基于cccii实现的n阶多功能滤波器电路模型，该电路有如下优点：

　　(1) 设计方法简单;

　　(2) 通过选择不同的输入点，便可实现低通、带通、高通的滤波功能;

　　(3) 含有最少的元件(n或n+1个cccii，一个moc-ccii，n个电容，1个或2个电阻);

　　(4) 通过对cccii偏置电流的控制，可实现滤波器的极点角频率的电调谐;

　　(5) 所有的电容均接地，易于集成。