基于OTRA電流模式二階通用濾波器的設(shè)計(jì)
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基于電流傳輸器（cc ⅱ）通用濾波器的設(shè)計(jì)技術(shù)已基本成熟[1－3]，而由運(yùn)算跨阻放大器（otra）構(gòu)成的通用電壓模式濾波器已經(jīng)出現(xiàn)[4－6]，由otra構(gòu)成的通用電流模式濾波器也受到人們的關(guān)注[7]。然而，由單個(gè)otra構(gòu)成的通用濾波器還未見(jiàn)報(bào)道。鑒于otra能減小寄生電容的影響[7，8]，且其有限跨阻增益也可通過(guò)外界電容補(bǔ)償[4]，由otra構(gòu)成的濾波器比cc ⅱ組成的相應(yīng)電路性能更為優(yōu)良。因此，設(shè)計(jì)單otra電流模式濾波器，將是十分有意義的工作。本文以cc ⅱ通用二階電流模式濾波器為原形，采用1個(gè)otra，1個(gè)mos電壓跟隨器，1個(gè)coms電壓反相器，5個(gè)無(wú)源元件，設(shè)計(jì)了二階通用電流模式濾波器，可同時(shí)獲得高通、帶通和低通輸出，該電路較少受寄生電容的影響，具有低的無(wú)源靈敏度，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于電控調(diào)諧。這對(duì)高階濾波器的級(jí)聯(lián)及單片集成技術(shù)都具有積極的指導(dǎo)作用。
1 基本電路
本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/20799.htm1.1 運(yùn)算跨阻放大器（otra）
圖1為otra的電路符號(hào)，其端口特性為[5]：
v＋＝v_＝0 (1）vo＝rm（i＋－i_） (2）
顯然，otra的2個(gè)輸入端虛地，這就使得電路較少受雜散電容的影響。在理想情況下，可以認(rèn)為rm為無(wú)窮大，因此，只要對(duì)otra施加負(fù)反饋，必有：
1.2 cc ⅱ電流模通用二階濾波器原型
圖2為cc ⅱ電流模式通用二階濾波器原型電路[3]，圖中有源器件為cc ⅱ－和mos電壓跟隨器vf（文獻(xiàn)[3]中電路有誤，此處已更正）。容易看出電路的特點(diǎn)是：
v2（s）＝v1（s）；iy（s）＝0
以上特點(diǎn)是我們構(gòu)造otra電流模二階通用濾波器的依據(jù)。
2 otra電流模濾波器的生成
由圖2電路構(gòu)造出otra電流模式濾波器如圖3所示。除使用3個(gè)電阻、2個(gè)電容外，還使用了1個(gè)mos電壓跟隨器vf，1個(gè)cmos電壓反相器[9]。
與圖2電路相同，iin電流信號(hào)先經(jīng)過(guò)r2，c1所組成的一階低通濾波器，節(jié)點(diǎn)1電壓通過(guò)mos電壓跟隨器轉(zhuǎn)移到節(jié)點(diǎn)2，保證了i2電流是v1在r1形成的。由于otra認(rèn)為是理想的，因此i-（s）＝i2（s），從而使
為一理想受控電壓源，因原型電路中v4（s）為負(fù)，為此，在節(jié)點(diǎn)3與4間加一cmos電壓反相放大器。對(duì)圖3電路可列寫(xiě)以下方程：
聯(lián)立上述方程組，可得各電流轉(zhuǎn)移函數(shù)為：
式(11)，(12)，(13)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)移函數(shù)分別是高通、帶通和低通濾波函數(shù)，因此電路實(shí)現(xiàn)了高通、帶通和低通濾波。電路的極點(diǎn)角頻率和品質(zhì)因素分別為：
各增益常數(shù)依次為：
ωp和q的靈敏度為：
3 結(jié)語(yǔ)
本文提出了基于單otra通用二階電流模式濾波器，該電路具有以下特點(diǎn)：
（1）同時(shí)實(shí)現(xiàn)二階高通、帶通和低通濾波。
（2）電路較少受寄生電容的影響，性能穩(wěn)定。
（3）低的無(wú)源靈敏度。
（4）若用mos電阻代替分立電阻，可實(shí)現(xiàn)單片集成。
評(píng)論