基于MOCCⅡ和CCCⅡ的三輸入單輸出濾波器的設(shè)計(jì)

摘要：設(shè)計(jì)一種基于多輸出電流傳送器(MOCCⅡ)和電流控制傳送器(CCCⅡ)的二階電流模式多功能濾波器，其電路結(jié)構(gòu)簡單，通過選擇不同的輸入端口，可以實(shí)現(xiàn)低通、帶通、高通的功能，無源元件全部接地，便于集成且與VLSI工藝兼容。所設(shè)計(jì)的電路具有很低的靈敏度，最后對該電路進(jìn)行PSpice仿真分析，理論分析和計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果相符，表明電路方案正確可行。

關(guān)鍵詞：有源濾波器；多輸出電流控制傳送器；電流控制傳送器；多功能濾波器

近年來，在連續(xù)時間濾波器的研究中，基于CCⅡ的電流模式濾波器因比電壓模式濾波器具有更寬的信號頻帶，更好的線性度和更大的動態(tài)范圍而倍受關(guān)注，各種不同類型的電流模式濾波器被大量擔(dān)出，得到了廣泛的研究，但由于CCⅡ的X端存在寄生電阻，所以導(dǎo)致基于CCⅡ的電路產(chǎn)生傳輸誤差?；诖薋abre等利用雙極型晶體管線性互導(dǎo)特性實(shí)現(xiàn)電流控制電流傳送器(Current Controlled ConveyorⅡ，CCCⅡ)，本文采用了CCCⅡ和在CCⅡ基礎(chǔ)上采用交叉耦合電流鏡實(shí)現(xiàn)多端輸出的MOCCⅡ(Multiple Outputs Current ConveyorⅡ)組合設(shè)計(jì)成結(jié)構(gòu)簡單、多功能的二階濾波器。

1 電路理論與設(shè)計(jì)

1．1 CCC Ⅱ-器件及端口特性

CCCⅡ-電路符號如圖1所示。

它的理想端口特性為：

1．2 MOCCⅡ器件及端口特性

MOCCⅡ電路符號如圖2所示。其理想端口特性為：

1．3 電路結(jié)構(gòu)圖實(shí)現(xiàn)

電路結(jié)構(gòu)圖實(shí)現(xiàn)如圖3所示。

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對圖3進(jìn)行分析，依MOCCⅡ和CCCⅡ的輸出端口特性，可得如下方程組：

1．4 靈敏度分析

根據(jù)靈敏度的定義可得固有頻率ω0和品質(zhì)因數(shù)Q相對電阻和電容元件變化的靈敏度為：

由式(6)可知，筆者提出的電路中ω0和Q對電阻、電容的靈敏度均小于1，因而該電路具有無源靈敏度低的特點(diǎn)。

2 計(jì)算機(jī)仿真

為了證實(shí)電路的可行性，對圖3所示電路圖進(jìn)行PSpice仿真模擬，MOCCⅡ和CCCⅡ-所用的PNP管用Q2N722實(shí)現(xiàn)，NPN管用Q2N696實(shí)現(xiàn)，電源電壓用2．5 V，令MOCCⅡ和CCCⅡ-的偏置電流均為±12．5μA，C1=C2=200 pF，輸入交流5 A，R1=2 kΩ，仿真結(jié)果見圖4～圖6，從而證實(shí)所設(shè)計(jì)電路的可行性。

(1)當(dāng)Ii1=Ii2=0，Ii3≠0時，實(shí)現(xiàn)低通功能。

(2)當(dāng)Ii2=Ii3=0，Ii1≠0時，實(shí)現(xiàn)帶通功能。

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(3)當(dāng)Ii1=Ii3=0，Ii2≠0時，實(shí)現(xiàn)高通功能：

3 結(jié)語

本文采用CCCⅡ-和MOCCⅡ?yàn)橛性丛?shí)現(xiàn)了具體電路，所設(shè)計(jì)的電流模式濾波器通過軟件PSpice仿真，進(jìn)一步驗(yàn)證了理論計(jì)算結(jié)論。該電路具有如下特點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)非常簡單；改變外部輸入電流的接入數(shù)目可以實(shí)現(xiàn)低通、帶通、高通多種濾波器功能；電路參數(shù)設(shè)計(jì)非常簡單；所有無源元件均接地，便于集成。