文摘

进一步扩展现有的知识在电压型通用双二次滤波器,在本文中,一个新的双二次滤波器电路与单输入多输出,提出了采用三个差动电压电流输送机(培训),三个电阻,两个接地电容器。该电路实现所有标准的过滤函数,也就是说,高通,低通,带通,同时,和全通滤波器。电路具有高阻抗的特性,正交控制谐振角频率( o ),质量因子(问)通过接地电阻和接地电容的使用,是理想的集成电路实现。

1。介绍

模拟滤波器的基本构建块,广泛用于连续时间信号处理。应用模拟滤波器采用电流型有源元素耗费了大量的字段(1]。锁相环路滤波器电路可用于调频立体声解调器花,按键电话音调译码器和三方交叉网络高保真扬声器(2,3]。在文献中提出了几种电压型双二次滤波器使用不同类型的当前输送机(4- - - - - -28]。高阻抗的电压型过滤器的极大的兴趣,因为他们可以很容易地合成高阶滤波器级联(7,10,13,17,26,28]。在文献中有许多与输入电压型通用双二次滤波器以及(单)4- - - - - -12,18可用。然而,这些报道电路受到一个或多个以下的缺点:(我)过度使用被动元件(4,6,7];(2)低投入的阻抗(5,6,8,9,11,18];(3)缺乏正交控制谐振角频率( )和品质因数(问)[10,12]。

在本文中,一个新的电压型通用双二次滤波器使用三个差动电压电流输送机(29日),两个接地电容,和三个电阻。电路实现整个标准过滤函数,也就是说,高通(惠普)、带通(BP),低通(LP),切口(NH),通过(美联社)从同一电路配置。该电路还具有高阻抗,并提供正交的控制权 和问通过接地电阻。

2。差动电压电流输送机(培训)

培训首先介绍长回来修改当前输送机的朋友(30.),1997年由矢量和苏(29日]。它是一个通用的构件,尤其是用于处理微分和浮动输入信号(30.,31日]。使用标准的符号,终端培训如图的关系1通过下面的矩阵方程来描述: ⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ 1 2 + − ⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ = ⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 − 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 − 1 0 0 1 2 + − ⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ 。 ( 1 )

(一)
(一)
(b)
(b)
图1
(一)培训的象征。(b) CMOS实施培训。

的区别 1 和 2 终端电压是转达了X终端;当前输入的X终端是转达了Z+,有相同的极性和Z−终端与反极性。培训的特点是高阻抗的 1 和 2 在终端,高输出阻抗Z+和Z−终端,和低阻抗 终端。

3所示。提出了电路

该电压型通用双二次滤波器如图2,采用三个培训,三个电阻,两个接地电容器。该电路在图的常规分析2使用(1)收益率滤波器传输函数 O U T 1 我 N = 1 2 1 2 1 2 + 1 3 + 1 O U T 2 我 N = 2 1 2 1 2 2 1 2 1 2 + 1 3 + 1 O U T 3 我 N = 1 1 2 1 2 1 2 + 1 3 + 1 O U T 4 我 N = 2 1 2 1 2 + 1 2 1 2 1 2 + 1 3 + 1 O U T 5 我 N = 2 1 2 1 2 − 1 1 + 1 2 1 2 1 2 + 1 3 。 + 1 ( 2 ) 它可以看到从(2)LP反应获得 O U T 1 ;惠普获得响应 O U T 2 ;英国石油公司获得响应 O U T 3 ;NH获得响应 O U T 4 ;如果 3 = 1 据美联社得到响应 O U T 5 。在所有的情况下,参数 和问过滤器可以被发现的 o = 1 1 2 1 2 1 / 2 , 1 = 3 1 2 2 1 。 ( 3 ) 从(3),问拟议的过滤器可以独立控制 通过改变 3 。由于是直接连接到输入电压信号 1 培训(港1),输入电流 1 端口是零( 1 = 0),高阻抗的电路的特性。因此该电路能够实现所有五个标准过滤函数同时不改变电路拓扑中,不同于先前提出的电路(26]。报告的电路(26)使用两个浮动电阻不过员工提出的电路只有一个浮动的电阻器。电路不需要除了全通滤波器实现部件配合条件。


图2
电压型通用双二次滤波器。

注意,该电路使用两个接地电容器 终端和三个电阻 终端的培训。设计的特点提供了直接并联寄生电流之间的合并 终端和系列寄生电阻 终端,作为主要的电容器(的一部分 1 和 2 )和电阻( 1 , 2 , 3 )。

4所示。不理想的分析

考虑到培训的nonidealities,终端电压和电流的关系的培训可以写成 ⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ 1 2 + − ⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ = ⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 − 2 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 − 2 ⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ 0 0 1 2 + − ⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ , ( 4 ) 在哪里 1 ( ) , 2 ( ) 代表的频率转移内部电压和追随者 1 ( ) , 2 ( ) 代表的频率转移内部当前的追随者k分别th-DVCC。他们可以用一阶低通函数近似,这可以被认为是有一个统一频率值(30.]。如果这个电路工作频率远远小于角落里的频率 1 ( ) , 2 ( ) , 1 ( ) , 2 ( ) ,即,那么 1 ( ) = 1 = 1 − 1 和 1 ( | 1 ≪ 1 | ) 表示电压的跟踪误差 1 终端的 终端的kth-DVCC; 2 ( ) = 2 = 1 − 2 和 2 ( | 2 ≪ 1 | ) 表示电压的跟踪误差 2 终端的 终端的kth-DVCC, 1 ( ) = 1 = 1 − 1 , 1 ( | 1 ≪ 1 | ) 表示当前的跟踪误差 终端的 + 终端; 2 ( ) = 2 = 1 − 2 和 2 ( | 2 ≪ 1 | ) 表示当前的跟踪误差 终端的 −终端的kth-DVCC。

考虑非理想培训的跟踪误差,分母(2)成为 ( 年代 ) = 2 1 2 2 2 2 3 1 1 + 1 1 2 − 3 1 1 2 1 + 1 3 2 2 3 1 1 1 2 2 + 1 2 2 2 3 2 。 ( 5 ) 的参数 和问从(5)可以写成 = 1 2 2 2 3 2 1 2 2 2 2 3 1 1 + 1 1 2 − 3 1 1 2 1 1 / 2 , 1 = 3 3 1 1 1 2 2 1 2 3 2 3 1 1 + 1 1 2 − 3 1 1 2 1 1 2 2 2 2 1 / 2 。 ( 6 ) 主动和被动的敏感性提出单电压型过滤源于(6)。这些都是如下: 1 , 2 , 2 1 = − 2 , 1 1 = − 2 1 1 2 3 1 1 + 1 1 2 − 3 1 1 2 1 , 2 2 , 3 2 = − 2 2 = 1 2 , 1 2 = 1 2 3 1 1 − 3 1 1 2 1 3 1 1 + 1 1 2 − 3 1 1 2 1 , 3 , 1 1 1 = − 2 3 1 1 1 − 2 1 3 1 1 + 1 1 2 − 3 1 1 2 1 , 2 1 = 1 2 3 1 1 2 1 3 1 1 + 1 1 2 − 3 1 1 2 1 , 2 , 2 = − 1 = 1 2 , 3 2 = − 2 2 , 2 2 = 1 2 , 1 = 1 2 1 1 2 3 1 1 1 − 2 1 + 1 1 2 , 3 , 1 1 = − 2 1 1 2 − 3 1 1 1 − 2 1 2 3 1 1 1 − 2 1 + 1 1 2 , 3 1 = − 1 , 1 2 = 1 2 3 1 1 + 2 1 1 2 − 3 1 1 2 1 3 1 1 + 1 1 2 − 3 1 1 2 1 , 2 1 1 = − 2 3 1 1 2 1 3 1 1 1 − 2 1 + 1 1 2 。 ( 7 ) 从结果很明显,敏感性较低,内部团结的绝对值。因此该电路可分为不敏感的主动和被动敏感性是小于或等于团结28]。

5。仿真结果

提出了电压型通用双二次滤波器的性能图2利用PSPICE软件仿真验证程序。金属氧化物半导体晶体管的模拟使用0.35μm CMOS工艺参数表1。的纵横比晶体管用于仿真给出了表2。供应电压和偏置电压 + = 2 V, − = − 1 。 9 V , 1 = − 1 。 2 3 V, 2 = − 1 。 1 5 V,分别。该电路是为3.18 MHz,而设计的问= 1,选择 1 = 2 = 3 = 5 kΩ和 1 = 2 = 1 0 pF。图3显示了LP模拟得到反应,惠普和BP过滤器和同意与设计值。数据4和5显示模拟增益和相位响应NH和美联社过滤器。接下来,问调优BP滤波器在恒定频率为3.18 MHz的图所示6。的线路图2是专为问值的1、5、10 3 值5 kΩ1 kΩ,500Ω,分别 1 = 2 = 1 0 pF和 1 = 2 = 5 kΩ。

表1
台积电(TSMC) 0.35μCMOS工艺参数。
表2
金属氧化物半导体的纵横比图1。

图3
获得块LP、惠普和BP过滤器问= 1为3.18 MHz。

图4
增益和相位块NH过滤器问= 1为3.18 MHz。

图5
增益和相位块美联社过滤器问= 1为3.18 MHz。

图6
问调优(问= 1、5、10)石油公司的过滤器在3.18 MHz。

测试的输入动态范围提出了过滤器,惠普的模拟滤波器为例已经重复了一个正弦输入信号在3.18 MHz。图7显示了惠普滤波器的输入动态范围扩展到振幅200 mV(峰间)没有明显的失真。在图8总谐波失真(THD) O U T 2 输出电压在3.18 MHz操作频率。图9显示了INOISE和ONOISE模拟提出了LP滤波器的幅频响应 O U T 1 。

(一)
(一)
(b)
(b)
图7
输入(a) (b)和惠普输出信号波形演示交流动态范围 O U T 2 。

图8
拉力变化与 我 N 为惠普过滤器 O U T 2 。

图9
输入和输出称为噪声谱密度的LP滤波器 O U T 1 。

6。结论

电压型通用双二次滤波器实现的所有标准过滤函数采用三个培训和五被动元件。它提供了高阻抗,允许在级联电路的使用而不需要任何阻抗匹配装置。此外,该电路具有以下特点:正交控制 和问主动和被动敏感性低,直接将寄生电阻和寄生电容X终端和Z终端的培训,作为一个主要的电阻器和电容器的一部分。所以,新的电路将电压型通用双二次滤波器增强现有的知识。PSPICE模拟与台积电0.35μm过程确认的理论预测。