可变带宽OTA_C连续时间低通滤波器设计
低通滤波器设计原理
低通滤波器设计原理低通滤波器是一种常用的信号处理技术，用于从信号中去除高频成分，使得信号中只保留低频成分。
其设计原理基于信号的频率特性和滤波器的特性。
一、低通滤波器的基本原理低通滤波器的基本原理是通过选择合适的频率截止点，使得该频率以下的信号通过滤波器，而高于该频率的信号被滤除或衰减。
这样可以实现去除高频噪声或不必要的信号，保留主要的低频信号。
二、滤波器的频率响应滤波器的频率响应是指滤波器对不同频率信号的响应程度。
低通滤波器的频率响应在截止频率以下保持较高的增益，而在截止频率以上逐渐衰减。
具体来说，低通滤波器的频率响应可以用一个截止频率和一个衰减因子来描述。
三、滤波器的类型根据滤波器的特性，低通滤波器可以分为两类：理想低通滤波器和实际低通滤波器。
理想低通滤波器是指在截止频率以下完全通过信号，而在截止频率以上完全抑制信号的滤波器。
实际低通滤波器是指在截止频率以下有一定的增益，而在截止频率以上有一定的衰减的滤波器。
四、滤波器的设计方法1. 传统方法：传统的低通滤波器设计方法包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器。
这些方法通常基于模拟滤波器设计原理，通过选择合适的滤波器阶数和截止频率来实现低通滤波器的设计。
2. FIR滤波器设计：FIR滤波器是一种常用的数字滤波器，其设计方法与传统方法有所不同。
FIR滤波器通过选择合适的滤波器系数来实现低通滤波器的设计。
常用的FIR滤波器设计方法包括窗函数法、最小均方误差法和频率采样法等。
五、滤波器的性能指标低通滤波器的性能指标包括截止频率、衰减因子、通带波动和群延迟等。
截止频率是指滤波器开始衰减的频率，通常用3dB衰减点来定义。
衰减因子是指滤波器在截止频率以上的衰减程度，通常以分贝（dB）为单位来表示。
通带波动是指滤波器在通带范围内的增益波动程度，通常以分贝为单位来表示。
群延迟是指滤波器对不同频率信号的传输延迟，通常以时间为单位来表示。
六、应用领域低通滤波器在各个领域都有广泛的应用。
低通滤波器的设计与实现
低通滤波器的设计与实现在信号处理和通信系统中，滤波器是一种重要的工具，用于调整信号的频率分量以满足特定的需求。
低通滤波器是一种常见的滤波器类型，它能够通过去除高于截止频率的信号分量，使得低频信号得以通过。
本文将探讨低通滤波器的设计原理和实现方法。
一、低通滤波器的设计原理低通滤波器的设计基于滤波器的频率响应特性，通过选择合适的滤波器参数来实现对信号频谱的调整。
常见的低通滤波器有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器。
1. 巴特沃斯滤波器巴特沃斯滤波器是一种常见的低通滤波器，具有平坦的幅频特性，在通带内没有波纹。
其特点是递归性质，可以通过级联一阶巴特沃斯滤波器得到高阶滤波器。
巴特沃斯滤波器的设计需要确定截止频率和阶数两个参数。
截止频率确定了滤波器的频率范围，阶数决定了滤波器的陡峭程度。
常用的巴特沃斯滤波器设计方法有极点分布法和频率转换法。
2. 切比雪夫滤波器切比雪夫滤波器是一种具有优异滚降特性的低通滤波器，可以实现更陡峭的截止特性。
与巴特沃斯滤波器相比，切比雪夫滤波器在通带内存在波纹。
切比雪夫滤波器的设计需要确定截止频率、最大允许通带波纹和阶数三个参数。
最大允许通带波纹决定了滤波器的陡峭程度。
常用的切比雪夫滤波器设计方法有递归法和非递归法。
3. 椭圆滤波器椭圆滤波器是一种折衷设计，可以实现更陡峭的截止特性和更窄的过渡带宽度。
与切比雪夫滤波器相比，椭圆滤波器在通带内和阻带内都存在波纹。
椭圆滤波器的设计需要确定截止频率、最大允许通带和阻带波纹、过渡带宽和阶数五个参数。
最大允许通带和阻带波纹决定了滤波器的陡峭程度，过渡带宽决定了滤波器的频率选择性。
常用的椭圆滤波器设计方法有变换域设计法和模拟滤波器转换法。
二、低通滤波器的实现方法低通滤波器的实现方法多种多样，常见的包括模拟滤波器和数字滤波器两类。
1. 模拟滤波器模拟滤波器是基于模拟电路实现的滤波器，其输入和输出信号都是连续的模拟信号。
常见的模拟滤波器包括电容滤波器、电感滤波器和LC滤波器。
低通滤波器设计
低通滤波器设计
低通滤波器是一种可以通过滤除高频信号来实现信号平滑的滤波器。
设计低通滤波器的基本步骤如下：
1. 确定滤波器的截止频率：截止频率是指低通滤波器开始滤除高频信号的频率。
根据具体的应用需求和信号特征来确定。
2. 选择滤波器类型：根据滤波器的性能要求和设计的复杂性来选择合适的滤波器类型。
常见的低通滤波器类型包括巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等。
3. 计算滤波器的传递函数：根据所选的滤波器类型和截止频率，计算滤波器的传递函数。
传递函数描述了滤波器输入和输出之间的关系。
4. 根据传递函数设计滤波器电路：根据滤波器的传递函数，设计相应的滤波器电路。
常见的实现低通滤波器的电路包括RC
电路、RL电路和LC电路等。
5. 调整滤波器参数：根据设计需求，对滤波器参数进行调整和优化，以达到满足指定的性能要求。
6. 进行模拟或数字滤波器设计：根据具体的应用需求，可以选择模拟滤波器或数字滤波器进行设计。
模拟滤波器适用于连续信号处理，而数字滤波器适用于离散信号处理。
7. 仿真和调试滤波器设计：使用电路仿真工具对设计的滤波器
进行仿真，并对滤波器的性能进行评估和调试。
8. 制作和测试滤波器原型：根据设计的滤波器电路，制作滤波器原型，并进行实际测试和验证滤波器的性能。
低通滤波器的设计
低通滤波器的设计一、理论基础1.数字滤波器基本原理数字滤波器是一种利用数字信号进行滤波的设备，通常由差分方程或差分方程的图解形式表示。
常见的数字滤波器类型包括递归滤波器（IIR）和非递归滤波器（FIR）。
2.数字滤波器的特性数字滤波器的特性包括通带增益、阻带增益和截止频率等。
根据不同的应用需求，我们可以选择合适的特性来设计我们所需的低通滤波器。
二、设计方法1.IIR滤波器设计IIR滤波器的设计主要基于模拟滤波器的特性转换方法，其中一种常用的方法是双线性变换法。
该方法将模拟滤波器的差分方程转换为数字滤波器的差分方程，从而实现数字滤波器的设计。
2.FIR滤波器设计FIR滤波器的设计主要基于窗函数法，该方法通过选择合适的窗函数来设计滤波器。
常见的窗函数包括矩形窗、汉宁窗和哈密顿窗等。
设计时，我们需要确定滤波器的阶数和窗函数类型，并选择合适的截止频率来满足需求。
三、设计实例以下是一个设计实例，假设我们需要设计一个以1kHz为截止频率的低通滤波器。
1.IIR滤波器设计（1）选择一个合适的模拟滤波器类型，如巴特沃斯滤波器。
（2）根据设计需求，选择合适的阶数和阻带增益。
（3）使用双线性变换法将模拟滤波器转换为数字滤波器。
（4）根据设计的数字滤波器的差分方程，计算滤波器系数。
（5）实现滤波器功能，可采用MATLAB等工具进行实现。
2.FIR滤波器设计（1）确定滤波器的阶数和窗函数类型，如选择100阶汉宁窗。
（2）根据截止频率和采样频率，计算滤波器的归一化频率。
（3）使用窗函数和归一化频率，计算滤波器的频域响应。
（4）根据频域响应，计算滤波器的时域响应。
（5）实现滤波器功能，可采用MATLAB等工具进行实现。
四、总结低通滤波器的设计是一个复杂的过程，需要根据具体的需求选择合适的滤波器类型和设计方法。
在设计过程中，需要考虑滤波器的特性、阶数、截止频率等因素，并利用数学工具进行计算和实现。
同时，设计的效果也需要进行验证和调试，以确保滤波器能够实现预期的功能。
低通滤波器的设计和优化
低通滤波器的设计和优化低通滤波器是一种常见的信号处理器件，用于去除信号中的高频成分，保留低频信号。
在电子领域中，低通滤波器的设计和优化是一项关键任务，本文将介绍低通滤波器的基本原理、常见的实现方法以及优化技术。
一、低通滤波器的基本原理低通滤波器是一种频率选择性滤波器，它可以通过滤波器的截止频率来控制信号中通过的频率范围。
低通滤波器允许低频信号通过而抑制高频信号，常用于信号处理、音频放大、通信系统等应用中。
低通滤波器的原理基于频率响应曲线，其特点是在截止频率以下，信号的衰减较小；而在截止频率以上，则呈现出明显的衰减。
根据不同的要求和应用场景，可以选择各种类型的低通滤波器，如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、埃尔米特滤波器等。
二、低通滤波器的实现方法低通滤波器可以通过多种方式实现，下面介绍两种常见的方法。
1. RC低通滤波器RC低通滤波器是一种简单且常见的实现方法，它基于电容和电阻的组合。
电容的特性是在高频信号下具有较大的阻抗，而在低频信号下具有较小的阻抗。
通过合理选择电容和电阻的数值，可以实现所需的截止频率。
2. 基于操作放大器的低通滤波器除了RC低通滤波器外，还可以使用操作放大器构建低通滤波器。
在这种方法中，操作放大器的反馈网络被设计为低通滤波器，以实现所需的频率响应。
根据反馈电阻和电容的数值，可以调整截止频率和滤波器的品质因子。
三、低通滤波器的优化技术为了进一步提高低通滤波器的性能，可以采用以下优化技术。
1. 选择适当的滤波器类型根据应用需求，选择适当的滤波器类型是优化低通滤波器的第一步。
不同的滤波器类型在频率响应、群延迟等方面有所差异，需根据具体情况进行选择。
2. 优化滤波器参数在设计低通滤波器时，选择合适的滤波器参数对性能具有重要影响。
例如，在RC低通滤波器中，调整电阻和电容的数值可以改变截止频率和衰减特性。
3. 级联和并联滤波器级联和并联滤波器是优化低通滤波器性能的有效方法之一。
通过将多个滤波器级联或并联，可以实现更严格的频率选择性以及更小的衰减。
AD8307型对数放大器及其应用(精)
AD8307型对数放大器及其应用摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容(OTA—C)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。
仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为1～26 MHz，阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于0．5 dB，采用1．8 V电源，TSMC 0．18μm CMOS工艺库仿真，功耗小于21 mW，频响曲线接近理想状态。
关键词：Butte摘要：AD8307是一款基于连续压缩技术的完全单片500 MHz解调对数放大器，该对数放大器提供92 dB的动态范围，即使在高达100 MHz的频率下仍能提供误差为±l dB的88 dB动态范围。
AD8307输出电压斜率为25 mV／dB(截止点为-84 dBm)。
介绍AD8307的基本结构、功能特性及其在超声波回波接收电路中的应用以及相应抗干扰措施。
关键词：对数放大器；AD8307；解调；25 mV／dB；超声波回波信号处理领域中，一些信号具有宽泛的动态范围，比如雷达、声纳等系统中，需处理的信号动态范围达到120 dB以上：超声波回波接收器前端电压也可从“μV”级到“V”级。
而宽泛的动态范同往往给应用设计带来诸多问题。
实际应用设计都会对所处理信号进行非线性压缩，而大多采用对数放大器实现非线性压缩。
该放大器可使输出信号和输入信号的包络成对数比例，并对信号动态范围的压缩无需像AGC系统耶样提取输入信号的电平来控制增益，其增益与信号大小成反比，可广泛应用于通信、雷达、超声、电子对抗等领域。
这里给出AD8307型对数放大器及其应用。
1 对数放大器AD8307简介对数放大器的主要功能是计算某个输入信号包络的对数。
AD8307是8引脚SOIC_N封装的，基于连续压缩技术的完全单片500 MHz解调对数放大器。
该对数放大器能够提供92 dB的动态范围，即使在高达100 MHz的频率下仍能提供88 dB动态范围，其误差为±1 dB，而且电路中无需实质意义的外部元件。
低通滤波器的设计与实现
低通滤波器的设计与实现首先，低通滤波器的设计与实现需要了解滤波器的特性。
低通滤波器的作用是传递低频信号，抑制高频信号。
根据这个特性，可以选择不同的滤波器类型来实现。
常见的低通滤波器类型有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等。
其次，滤波器的类型选择要考虑滤波器的性能参数。
常见的性能参数有滤波器的通带增益、截止频率、阻带衰减等。
通带增益是指滤波器在通带内的增益，截止频率是指信号通过滤波器时的频率，阻带衰减是指滤波器在阻带内的衰减程度。
根据实际需求，选择适当的性能参数。
接下来，选择滤波器的阶数和架构。
阶数是指滤波器的复杂度，一般来说，阶数越高，滤波器的性能越好，但计算量也会增加。
可以根据实际应用的要求来选择滤波器的阶数。
架构是指滤波器的实现方式，可以选择直接型、级联型或并联型等不同的架构。
设计完滤波器的参数后，就可以开始实现了。
常用的实现方法有模拟滤波器和数字滤波器两种。
模拟滤波器是使用模拟电路来实现滤波器。
模拟滤波器的设计需要根据滤波器的类型和参数选择适当的电路结构，如电容、电感、放大器等元件。
然后通过调整电路中的元件值来满足滤波器的性能要求。
模拟滤波器的优点是实时性好，但是受限于电路的精度和稳定性。
数字滤波器是使用数字信号处理技术来实现滤波器。
数字滤波器的设计首先需要将连续时间信号转换为离散时间信号，然后利用数字滤波器算法对离散信号进行滤波处理。
常用的数字滤波器算法有有限冲激响应（FIR）滤波器和无限冲激响应（IIR）滤波器。
FIR滤波器是通过对输入信号和滤波器的系数进行卷积运算得到输出信号，IIR滤波器则是通过对输入信号和输出信号的反馈运算得到输出信号。
数字滤波器的优点是可以实现高精度和稳定性，但计算量较大。
在实现过程中，需要选择适当的滤波器算法和化简方法，并进行数值计算和误差分析等处理。
如果需要进行实时处理，还需要考虑滤波器的延迟和计算复杂度问题。
综上所述，低通滤波器的设计与实现涉及到滤波器的特性、滤波器的类型、滤波器的参数选择等方面的内容。
OTA-C二阶有源滤波器设计
３.1 Ｍulｔisim元件库中OＴA模块的创建３.1.1 Multiｓｉm简介Multisｉm １0是加拿大Inteｒactiｖe Imａge Technｏlｏgies公司推出的Muｌtｉsiｍ版本，是该公司电子线路仿真软件ＥWB（Elｅctronｉcs Woｒｋbench，虚拟电子工作台)的升级版。
Multiｓiｍ1０用软件的方法虚拟电子与电工元器件，虚拟电子与电工仪器和仪表，实现“软件即元器件”和“软件即仪器”。
Mｕlｔiｓim 10是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。
Ｍｕltiｓiｍ１0的虚拟测试仪器仪表种类齐全,有一般实验用的通用仪器,如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源；还有一般实验室少有或没有的仪器，如波特图仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真仪、频谱分析仪和网络分析仪。
Mulｔisim 10具有较为详细的电路分析功能,可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析、离散傅立叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析方法,以帮助设计人员分析电路的性能。
Mulｔisim 1０可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工电路、模拟电路、数字电路、射频电路、及部分微机接口电路等。
可以对被仿真的电路中的元器件设置各种故障,如开路、短路和不同程度的漏电等，从而观察不同故障情况下的电路工作状况。
在进行仿真的同时,软件还可以存储测试点的所有数据,列出被仿真电路的所有元器件清单,以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据等。
利用Multisim10可以实现计算机仿真设计与虚拟试验,与传统的电子电路设计与实验方法相比，具有如下特点:设计与实验可以同步进行，可以边设计边试验,修改调试方便；设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全,可以完成各种类型的电路设计与实验；可方便的对电路参数进行测试和分析;可直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图;实验中不消耗实际的元器件，实验所需元器件的种类和数量不受限制，实验成本低,实验速度快,效率高;设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用[28]。
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2011年3月15日第34卷第6期现代电子技术M odern Electro nics T echniqueM ar.2011V ol.34N o.6可变带宽OTA C 连续时间低通滤波器设计周德福1,张勇虎1,葛 锐1,戴 冲2(1.国防科学技术大学电子科学与工程学院卫星导航研发中心,湖南长沙 410073;2.武警云南森林总队,云南昆明 650011)摘 要:实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器,讨论分析了跨导放大器 电容(O T A C)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现,使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制,并利用A DS 软件进行电路设计和仿真验证。
仿真结果表明,该滤波器带宽的可调范围为1~26M H z,阻带抑制率大于35dB,带内波纹小于0.5dB,采用1.8V 电源,T SM C 0.18 m CM O S 工艺库仿真,功耗小于21mW,频响曲线接近理想状态。
关键词:Butt erw orth 滤波器;连续时间;电流模式;跨导运算放大器中图分类号:T N710 34 文献标识码:A 文章编号:1004 373X(2011)06 0157 03Design of Variable bandwidth OTA C Continuous time Low pass FilterZHO U De fu 1,ZH A NG Yo ng hu 1,GE Rui 1,DA I Chong 2(1.Satellite N aviga tion R&D Center,N ational U niv ersity o f Defense T echnolo gy ,Chang sha 410073,Chi na;2.Fo rest Co rps o f CAPF,Kunming 650011,China)Abstract :A fully integr ated w ideband var iable bandwidth IF low pass filter is presented.T he structure,desig n and im plementatio n o f the co nt inuous time O T A C filter are discussed and analyzed.T he ex ternal cir cuit desig n and simulatio n are used by the so ftwar e of AD S.T he simulation r esults show that the filter tuning range of 3dB bandwidth o f 1M Hz ~26M Hz,sto p band r ejectio n r ate of g reater t han 35dB,and the pass band ripple less than 0.5dB,w ith 2.8V pow er supply ,T SM C 0.18 m CM O S technolog y librar y of simulation,pow er co nsumpt ion is less than 21mW,fr equency response cur ve close to t he ideal state.Keywords :Butter wo rth filter;co nt inuo us time;cur rent mode;O T A收稿日期:2010 10 300 引 言射频接收机质量被认为是影响整个系统成本和性能的主要因素。
随着无线通信移动终端朝着小尺寸、低成本、低功耗方向发展,射频前端系统中的集成滤波器设计显得十分重要。
其中,基于CM OS 工艺的设计方案以其成本和功耗的优势,已成为有源滤波器设计选择的主流方向。
跨导运算放大器[1](Operational T ransco nductance Amplifier)因其工作频率高,电路结构简单,具有电控能力,便于集成等特点被广泛用于有源滤波设计中。
电压功耗低的COM S 跨导运算放大器,同时有热稳定性能好,芯片面积小,便于集成等优点。
由OT A 及电容C 构成的OT A C 滤波器,仅含电容,不含电阻以及其他无源元件,有较低的功耗和较高的应用频率,被普遍应用于高频集成电路领域。
从总体上看,国内的模拟滤波器研究成果较少且工艺陈旧;从带宽上来看,低中频结构接收器中高带宽的应用比较少。
本文采用CM OS 工艺实现了一个应用于片上全集成接收机中频宽带低通滤波器。
1 滤波器电路设计梯形结构[2]电路的元件参数灵敏度低,实现时不用考虑传输函数零极点的配对,设计方便,在宽带滤波器设计中有一定的优越性。
跳耦结构[3 4]电路具有较小的寄生敏感度和较大的动态范围。
本文低通滤波器设计采用信号流程图方式实现梯形跳耦结构。
本文考虑到无源LC 滤波电路有优良的灵敏度特性,并且LC 电路设计理论非常成熟。
所以本文采用LC 梯形电路法设计电路。
首先根据滤波器指标参数,查表得LC 梯形滤波器电路和参数,后对此电路做状态变量分析,写出其电路电压方程,依据状态方程得出相应的信号流图,然后应用跨导运放和电容实现型号流图中的积分器,模拟状态变量。
可实现无源LC 梯形滤波器到跨导 电容滤波器的模拟变化。
查阅滤波器工具书[5]得出,需要采用七阶Butterw o rth 低通滤波器。
本文以-3dB 带宽为26M H z 时,50MH z 幅频曲线以-40dB 予以说明。
根据上述性能要求,查阅滤波器工具书[5]得出,需要采用七阶Butterw orth 低通滤波器,原型电路如图1所示。
由图2所示电路框图,以电感上的电流及接地电容上的电压为变量列出状态方程,经过方程变化,最后得到全电压量状态方程[4]:I 1=Y 1*(V in -V 2) V 1=Y 1(V in -V 2)/G m (1)V 2=Z 2*(I 1-I 3) V 2=G m Z 2(V 1-V 3)(2)Z 8=R 8/(1+SC 8R 8) V 8=G m Z 8V 7(3)类似式(1)、式(2)可以得V 3~V 7的状态方程。
图3电路为最终实现电路。
模拟电阻[1]采用跨导G m ,实现负反馈运放等效代替,电路仅由跨导运放和电容元件来实现七阶Butterw or th 滤波器,其中OTA 跨导值的大小可以通过其偏置电流得到精确调节。
图1 七阶Butter wo rth低通滤波器无源梯形电路图图2 电路的框图形式图3 梯形电路跳耦电路实现图2 跨导单元设计线性度和带宽是跨导运算放大器设计考虑的两个主要方面[6]。
带宽的大小和跨导值成正比,但增大跨导值会使芯片功耗变大,对于相同的传输函数,增大跨导值时,电容值也需要相应的增大,从而增大了芯片面积。
同时跨导值减小时,电容值也要减小,这对版图匹配造成影响。
本文采用经典的交叉耦合差动式[1,7]COM S 跨导器,其I /V 传输特性有理想的线性关系。
图4中,M 1和M 2偏置电流为I ;M 3和M 4偏置电流为nI 。
电路设计中,M 1~M 4有相同的沟道长度L ,M 3,M 4的沟道宽度W =nL 。
设Y 1=i 1/I ,Y 2=i 2/I ,X =V i d /V b ,则输出电流I 0=i 1+i 2的归一化表达式为:Y =I 0I= X 1- X 2,|X |n +1n(4)式中: =4n/(n+1); =n/(n+1)2。
当n =1时, =2, =1/4;当 =0时,则下式成立:Y =2X1-14X 2(5)可以看出,n 值增大时, 值减小,式(4)中根号内的 X 2项减小,跨导器线性度得到改善。
n 值越大,信号电流分量在M 3,M 4中所占比例越小,传输特性越接近理想状态。
图4 交叉耦合COM S 跨导器3 可编程电路设计如图5所示,OT A 为跨导运算放大器,其跨导值可通过偏置电流(图6所示电路)来调节。
一般采用可变电阻完成,但传统R 2R 可变电阻结构需要大量的控制开关,增加了电路面积,并产生开关操作的功耗。
本文采用一种新型微功耗硬件可编程变阻电路[8],如图7所示,电路基于三态门[9]概念,端口除高、低电平,用悬空状态产生第三种状态,实现了27级变阻电路,总电阻表示为:R X =(Q 11R 1 Q 12R 1) (Q 21R 2Q 22R 2) (Q 31R 3 Q 32R 3)(6)式中:Q m n 表示第m 个三态输入产生的第n 个进制状态码;R m 为第m 个三态输入驱动的权电阻(m =1,2,3;n =1,2)[10]。
图5 可编程跨导运放示意图158现代电子技术2011年第34卷可编程电阻(RDAC)的输出偏置电流:I bias =V DD -V GS -V SSR X(7)又知跨导:G m =2KI bias(8)可见,在电源电压确定的情况下,OT A 的跨导值与输入数据R X 成平方根倒数关系,跨导值随着输入数据的增大而减小。
通过改写输入数据RDAC 的值,即可实现26种(全零状态禁用)变化电阻,达到改变偏置电流,产生跨导值的变化,最终实现滤波器带宽的调节。
图6 可编程电流控制器图7 可编程电阻4 仿真结果上述电路,采用 1.8V 电源,T SMC 0.18 mCM OS 工艺库仿真。
图8为该滤波器-3dB 带宽26MH z 时仿真结果,该滤波器50M H z 带阻抑制为-40.49dB,带内波纹小于0.5dB,功耗约为21m W,满足设计要求。
图9为滤波器带宽调节为14M H z 的频响曲线。
5 结 语设计中,采用跨导运算放大器实现了一种可变带宽低通滤波器,最高带宽为26MH z,阻带抑制率大于35dB,带内波纹小于0.5dB,在低中频结构接收器中,该频率相对较高。
同时滤波器带宽可由外部可编程电路调节变化,与普通模拟滤波器电路相比,本文设计电路具有电路简单,易于高集成,便于后期维护等优点,是OTA电路设计的未来发展趋势,有着广泛的应用前景。
图8 f c =26M Hz 频响曲线图9 f c =14M H z 频响曲线参 考 文 献[1]赵玉山.跨导型放大器 原理 电路 应用[M ].北京:电子工业出版社,1994.[2]江金光,何怡刚,吴杰.基于多输出端电流模式全差分积分器的梯形滤波器实现[J].电路与系统学报,2002,7(1):532 536.[3]DEL IY A NN N IS T.Continuous t ime active filter design[M ].N ew Y or k:CRC Press,1999.[4]马德群.射频系统内中低频滤波器的设计和研究[D].上海:复旦大学,2004.[5]WIL L IA M S A B,T AY L OR F J.电子滤波器设计[M ].宁彦卿,姚金科,译.北京:科学出版社,2008.[6]CHA N G Chun ming,H ASH IM IN AL Bashir M.Analytica l synthesis of cur rent mode hig h order O T A C filter s [J].IEEE T rans.o n Cir cuits Sy st.,2003,50(9):1188 1192.[7]A L L EN P hillip E,H OL BERG R.CM O S 模拟电路设计[M ].2版.北京:电子工业出版社,2002.[8]AL L EN P E,HO L BERG D R.CO M S analo g cir cuit design[M ].冯军,李智群,译.2版.北京:电子工业出版社,2002.[9]白中英,方维.数字逻辑与数字系统[M ].北京:科学出版社,2007.[10]力争,李智群,刘桂芝.一种CM OS 微功耗硬件可编程变阻电路[J].电子工程师,2008,34(11):2076 2080.[11]宁江华,王基石,杨发顺,等.低压CM OS 带隙基准电压源设计[J].现代电子技术,2010,33(7):115 117.作者简介:周德福 男,甘肃武威人,硕士研究生。