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基于MoCCCⅡ-C的二階多功能電流模式濾波器

作者: 時間:2013-06-12 來源:網絡 收藏
  1 引 言

  自電流傳輸器問世以來,因具有電路結構簡單、功耗低、工作電壓低、線性度好等優點而得到廣大模擬電路設計者的關注,第二代電流傳輸器CCⅡ(The Second Generation Current Conveyor)的不斷被提出。但CCⅡ(包括MOCCⅡ,多段輸出第二代電流傳輸器)存在2個不足:

  (1)由于CCⅡ的X端存在1個寄生電阻,使得y端到X端的電壓傳輸產生較大的誤差,從而導致傳遞函數產生誤差;

  (2)不具有電控性,即不能通過外加偏置電流或電壓來調整CCⅡ的參數,從而使得不具有電控性。

  CCCⅡ是法國學者Fabre于1996年在CCⅡ電路基礎上提出來的。它除了具有CCⅡ的優點(動態范圍大、線性度好、功耗低、頻帶寬)外,還克服CCⅡ的上述兩個不足,且基于CCCⅡ的濾波器不含外加電阻,便于集成。由CCCⅡ可以構成多種形式的模擬電路,如濾波器、放大器及振蕩器等。由于CCCⅡ的電控性,使得基于CCCⅡ的濾波器及振蕩器的參數可以通過外接電流或電壓進行調節。

  由于CCCⅡ僅含有單端或雙端輸出,用它設計電路時存在不足,不便于兼顧電流輸出與反饋,從而使電路結構較為復雜。為此,本文在CCCⅡ的基礎上引入了MOCCCⅡ(多端輸出的電流控制第二代電流傳輸器)電路,提出了基于MOCCCⅡ的濾波器,可以實現高通,帶通,低通,帶阻,全通功能。文中給出了電路的仿真結果和理論計算,驗證了設計的正確性。

  2 電路描述

  圖1所示為MOCCClⅡ的電路符號。

基于MoCCCⅡ-C的二階多功能電流模式濾波器


基于MoCCCⅡ-C的二階多功能電流模式濾波器

  圖2為所設計濾波器電路,該電路由2個MOCCCⅡ和2個接地電容構成。

基于MoCCCⅡ-C的二階多功能電流模式濾波器

  由端口特性,可得電路3個輸出端口的傳輸特性方程:

基于MoCCCⅡ-C的二階多功能電流模式濾波器

  從以上看出電路通過電流輸出端JHP(S),IHP(S),ILP(S)可以分別實現高通,帶通,低通的功能。式(5)顯示品質因子Q可以通過C1和C2實現可調;中心頻率ω0通過Rx實現獨立可調,與品質因子Q不相關。因此,電路可以分別實現特征參數ω0和Q的獨立可調。

  帶阻和全通功能可以分別通過IBS(S)=IHP(S)+ILP(S)和IAP(S)=IHP(S)+IBP(S)+ILP(S)獲得。

基于MoCCCⅡ-C的二階多功能電流模式濾波器

  5種濾波功能可以分別通過選擇不同的端口來實現。

  3 靈敏度分析

  根據靈敏度的定義:基于MoCCCⅡ-C的二階多功能電流模式濾波器 得到的中心頻率ω0和品質因素Q相對于電路元件(Rx1,Rx2,C1和C2)的靈敏度如表1,靈敏度不隨電路元件參數變化。

基于MoCCCⅡ-C的二階多功能電流模式濾波器

  如表1所示,中心頻率ω0和品質因素Q相對于電路元件的靈敏度很低。

  4 設計舉例

  為了驗證理論分析的正確性,用PSpiee工具來仿真實際電路,并與理論值相比較。

  作為實現電路特性的例子取中心頻率f0(=ω0/2π)=1 MHz,Q=1.0。

基于MoCCCⅡ-C的二階多功能電流模式濾波器

  用CMOS構成的MOCCCⅡ做PSpice仿真的宏觀模型圖如圖3,圖4所示;設定其中的偏置電流Ibi(i=1,2)=6.0μA,C1=C2=6 pF,偏置電壓VDD=-VSS=1.85 V,Iin=1 μA,PMOS的寬長是W=3 μm,L=2μm;NMOS的寬長是W=3 μm,L=4μm。

  用PSpice仿真,其仿真結果,幅頻和相頻曲線圖如圖5所示。他在很寬的頻率范圍內都有效。

基于MoCCCⅡ-C的二階多功能電流模式濾波器


基于MoCCCⅡ-C的二階多功能電流模式濾波器

  5 結 語

  提出了一種新穎的基于MOCCCⅡ-C的電流模式濾波器。驗證了該電路能通過選擇不同的輸出端電流實現高通,帶通,低通,帶阻,全通5種功能,特性參數可以通過偏置電流和接地電容進行調節,而且具有很低的靈敏度,仿真結果驗證了在較寬的頻率范圍內表現良好,電路結構容易用CMOS技術集成。



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