0 引 言
自電流傳送器(Current Conveyor，CC)問世以來，采用電流傳送器來實現多功能有源濾波器的功能和優(yōu)點受到廣泛關注?；诘诙娏鱾鬏斊?TheSecond Generation Current Conveyor，CCⅡ)的電流模式濾波器由于其帶寬，線性和動態(tài)范圍等性能比運算放大器(Operational Amplifier)更優(yōu)越而被廣泛研究。FABRE A等人則利用雙極型晶體管的線性互導特性，提出了電流控制電流傳送器(CCCⅡ)，從而將電流傳送器的應用拓寬到電子可調諧功能的領域。
近年來，很多三輸入、單輸出多功能二階濾波器被陸續(xù)提出。在文獻中，都提出了三輸入、單輸出二階多功能濾波器，但是他們的電路結構不夠簡單，使用不夠靈活。CHIU W Y，HORNG J W等提出的三輸入、單輸出濾波器，能實現多種濾波功能，可是所用的有源器件太多(文獻中需要3個DDCC和4個RC元件，文獻中需要3個CCⅡ和5個RC元件，文獻中需要3個CCⅡ和6個RC元件，文獻中需要5個CCⅡ和8個RC元件)，而且角頻率ω0和品質因素Q不能獨立可調。HORNG采用3個CCⅡ和4個RC元件來實現電壓模式多功能濾波器，但是這個電路的靈敏度不夠低，影響電路的穩(wěn)定性。宋樹祥提出了最小元件的新型多功能CCCⅡ一C電流模式濾波器，雖然其功能比較完善，但是這個電路的角頻率和品質因素不能獨立可調。王春華于2006年提出了單MOCCⅡ多功能電流模式二階濾波器結構電路，電路由單個MOCCⅡ有源器件及4個RC無源元件構成，但是由于CCⅡ在X端口存在寄生電阻，因而會造成傳輸函數的誤差。而本文所提出的三輸入、單輸出多功能二階濾波器結構簡單，僅包含兩個CCCⅡ，一個電阻和兩個接地電容，并且角頻率ω0和品質因素Q可以實現獨立可調，具有很低的無源和有源靈敏度，該結構最大的一個特點是通過選擇不同的輸入端和輸出端可以得到4個三輸入單輸出二階多功能濾波電路，從而使該結構的使用更加靈活。
l 電路的提出與分析
本文采用的MOCCCⅡ(Multipie Outputs CurrentControlled ConveyorⅡ)是FABRE等人提出的CCCIl由路的其礎上采用交叉耦合由流鏡技術實現正負多端輸出的。M0CCCⅡ電路符號如圖1所示，它的端口特性可由矩陣表示：
其中：Iz1～IzN為同相電流輸出端，IZ1～IZM為反相電流輸出端，RX為MOCCCⅡ器件X端口的自身電阻，受偏置電流IB控制，其值RX=VT／2IB，VT約為一26 mV(室溫)。
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本文所提出的電路結構僅由2個CCCⅡ，1個電阻和2個接地電容組成，選擇不同的輸入端可以得到4個電路，如圖2所示。
這4個電路的傳輸函數分別為：
由此可以看出所提出的4個電路均可實現三輸入單輸出，在這里選取圖2(a)的傳輸函數Iout1來討論：
(1)若I3=Iin，I1=一Iin，I2=O，此時可以實現高通濾波。
(2)若I2=Iin，I1=-Iin，I3=0，此時可以實現帶通濾波。
(3)若I2=Iin，I1=I3=0，此時可以實現低通濾波。
(4)若I3=Iin，I1=一2Iin，I2=2Iin，此時可以實現全通濾波。
由此可以看出這4個電路均可實現所有的濾波功能，并且從這4個電路圖中可以看出，這4個電路采用同樣的器件和同樣的電路結構，而僅僅是采用的輸入端和輸出端的不同，便可得到四種三輸入單輸出的多功能濾波器。
而且，該電路結構簡單，采用的器件較少，僅含有2個CCCⅡ，1個電阻和2個接地電容，便于硬件實現。電路僅運用兩個CCCⅡ，而未采用MOCCCⅡ，從而使電路更為簡單。
2 靈敏度分析[!--empirenews.page--]
考慮到非理想情況，CCCⅡ的端口特性須改寫為：
式中：α=1一εi(|εi|《1)，β=1一εv(|εv|《1)，其中，εi與εv分別為CCCⅡ的電流和電壓的跟隨誤差，考慮到CCCⅡ的非理想特性，電路的傳輸函數的特征方程轉換為：
固有頻率ω0和品質因素Q分別為：
電路的固有頻率ω0和品質因素Q可以通過Rx1和R獨立調節(jié)。
該電路的有源和無源靈敏度為：
所有的有源和無源靈敏度都很小。
3 硬件仿真[!--empirenews.page--]
運用Hspice對所提出的電路進行仿真，采用Chartered CMOS O．35μm工藝的nmos_3p3和pmos_3p3。為實現電路的濾波特性，采用的CCCⅡ結構如圖3所示，仿真時電源電壓VDD=1．65 V，VSS=一1．65 V，偏置電流IB為1．3μA，NMOS管的寬和長為W=10μm，L=2μm，PMOS管的寬和長為W=10μm，L=1μm。
由于所提出的電路較多，鑒于篇幅有限，在這里給出圖2(d)的電路的仿真結果如圖4所示。
圖4(a)為C1=C2=20 pF，R=10 kΩ帶通濾波器的幅頻特性；圖4(b)為C1=C2=20 pF，R=10 kΩ低通濾波器的幅頻特性；圖4(c)為C1=C2=10 pF，R=10 kΩ高通濾波器的幅頻特性；圖4(d)和圖4(e)分別為C1=C2=10 pF，R=10 kΩ全通濾波器的幅頻特性和相頻特性。
由實驗數據的分析結果可以看出，在該濾波器電路中，通過不同的輸入端，在輸出端可以分別實現高通、低通和帶通濾波功能顯然仿真結果與理論分析一致，證實了電路的可行性。
4 結 語
本文提出了基于CCCⅡ的雙二階電流模式多功能濾波器結構，該結構具有以下特點：
(1)通過選擇不同的輸入端和輸出端可以得到4個三輸入單輸出二階多功能濾波電路，從而使該結構的使用更加靈活；
(2)結構非常簡單。整個電路結構僅由2個MOCCCⅡ和3個RC元件構成；
(3)具有多功能性，可以產生電流模式二階低通、高通，帶通及全通濾波器；
(4)具有較低的靈敏度；
(5)固有頻率ω0和品質因數Q相互獨立可調。
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