一種新穎的電壓模式通用二階CFA濾波器設計電壓模式電流反饋放大器(CFA)濾波器

1、    一種新穎的電壓模式通用二階CFA濾波器設計，電壓模式，電流反饋放大器(CFA)，濾波器，1引言電壓運算放大器是模擬電路設計中的基本有源器件，由普通電壓運算放大器組成的電路，其工作頻率較低。電流反饋放大器(CurrentFeedbackAmplifier，CFA)是一種結(jié)構(gòu)全新的運算放大器，他不但能提供近乎常值的帶寬，而且還具有高的轉(zhuǎn)換速率。由他組成的電路，在頻率特性、動態(tài)范圍等方面具有比由OTA組成的電路更加優(yōu)良的性能1-30。近年來，電流反饋放大器在二階濾波器電路中得到了一些應用6-10，而采用電流反饋放大器(CFA)構(gòu)成1 引言電壓運算放大器

2、是模擬電路設計中的基本有源器件，由普通電壓運算放大器組成的電路，其工作頻率較低。電流反饋放大器(Current     Feedback Amplifier，CFA)是一種結(jié)構(gòu)全新的運算放大器，他不但能提供近乎常值的帶寬，而且還具有高的轉(zhuǎn)換速率。由他組成的電路，在頻率特性、動態(tài)范圍等方面具有比由OTA組成的電路更加優(yōu)良的性能1-30。近年來，電流反饋放大器在二階濾波器電路中得到了一些應用6-10，而采用電流反饋放大器(CFA)構(gòu)成的電壓模式或電流模式雙二次濾波器的文獻不斷見諸報道，其中主要的形式有兩種：一種為單輸入多輸出型濾波器；另一種為三輸入單輸出型濾

3、波器。但從文獻看，多數(shù)電路使用的CFA器件數(shù)目較多。本文提出了一種三輸入單輸出電壓模式通用二階濾波器電路，該電路僅用2個電流反饋放大器(CFA)、2個電容、3個電阻來構(gòu)成，電路結(jié)構(gòu)簡單，能實現(xiàn)二階低通、帶通、高通、陷波、全通濾波函數(shù)。并用PSpice對該電路進行了仿真，仿真結(jié)果表明，該電路設計正確，理論分析與仿真結(jié)果相吻合。2 CFA電路結(jié)構(gòu)及原理電流反饋放大器(CFA)是一種四端口器件如圖1所示，他的電路傳輸特性為：即Iy=0，Vx=Vy，Ix=±Iz，Vo=Vz，公式(1)中"+"對應CFA+，""對應CFA，由此可知x端電壓跟隨y端電壓，

4、z端電流跟隨x端電流，y端是高阻輸入，Iy=O，z端電壓跟隨o端電壓6-9變化。3 二階濾波器原理本文采用如圖2所示濾波器電路，該電路是由2個CFA2個電容和3個電阻來構(gòu)成。對圖2電路進行電路分析得：由上述方程，可得電路電流傳輸函數(shù)：有式（6）可知，改變輸入信號V1，V2，V3，可以分別實現(xiàn)低通、帶通、高通、陷波、全通濾波函數(shù)。實現(xiàn)條件與濾波器類型的對應關系如表1所示。電路極點參數(shù)為：由式(7)，式(9)可知，極點角頻率和極點品質(zhì)因素能實現(xiàn)獨立調(diào)節(jié)。根據(jù)靈敏度的定義得到特征頻率P，QP相對電阻元件和電容元件的變化靈敏度，p，QP，的無源靈敏度為：由式（10），式（11）可知，p，QP的無源靈敏

5、度是較小的?？紤]CFA的非理想特性，其端口特性為：其中：a=11，11，1表示電流反饋放大器的電流跟蹤誤差，=12，21，2表示電流反饋放大器的輸入電壓跟蹤誤差，1=1-3，3    1，3表示電流反饋放大器的輸出電壓跟蹤誤差，通過分析，可求得輸出電壓為：由式(18)，式(19)可知，P，QP有源靈敏度也是較小的。4 電路仿真為了驗證設計濾波器電路的正確性，作者用PSpice對該電路進行了電路仿真。當R1=R2=R3=1 k，C1=C2=01 F，由式(8)得：fp=159     kHz，在PSpice91下，對圖2所示電路進行仿真，得到幅頻特性(如圖3所示)與要求的技術(shù)參數(shù)相吻合。5結(jié) 語本文提出了一種僅用2個電流反饋放大器(CFA)、2個電容和3個電阻構(gòu)成的電壓模式通用二階濾波器電路，能實現(xiàn)二階低通、帶通、高通、帶阻、全通濾波函數(shù)。對該電路進行了電路分析，得到了電壓傳輸函數(shù)及電路參數(shù)。并用PSpice對該濾波器電路進行了仿真，仿真結(jié)果表明，該濾波器電路設計正確，理論分析與仿真結(jié)果相吻合。電路具有如下特點：(1)能