種低成本壓控濾波器的實(shí)現(xiàn)

在此方案中采用數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)放大器的電源電流，DAC101S101是美國國家半導(dǎo)體公司的一款全功能通用10位電壓輸出型數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。它使用單電源供電，電壓范圍為2.7V~5.5V，在3.6V工作電壓時(shí)的電流僅為175uA。片上的輸出放大器使其輸出軌到軌擺幅。在規(guī)定的電源電壓范圍內(nèi)，其三線串行接口的時(shí)鐘頻率可高達(dá)30MHz。DAC101S101串行接口兼容SPI、QSPI、MICROWIRE、以及DSP標(biāo)準(zhǔn)。

DAC101S101的典型參數(shù)如下：
*+0.15/-0.05LSB的DNL；
*輸出穩(wěn)定時(shí)間：8uS；
*零代碼誤差：3.3mV；
*滿幅誤差：-0.06% FS；
*可靠單調(diào)性；
*低功耗和省電模式；
*上電自動零電壓輸出；
*同步中斷功能；
*工業(yè)溫度范圍：-40℃~+105℃；
*小型TSOT-6和MSOP-8封裝，適用于電池供電的設(shè)備。

電源電流的控制

LPV531的總電源電流由流出ISEL控制引腳的電流進(jìn)行動態(tài)控制(圖4)。電源電流隨ISEL線性變化，比ISEL電流高40倍。內(nèi)部相對于電源負(fù)極的110mV參考電壓以及一個(gè)11k歐姆的內(nèi)部電阻決定了在ISEL引腳連接到電源負(fù)極時(shí)所能輸出的最大電流。在ISEL引腳和電源負(fù)極之間串入額外的阻抗將降低ISEL引腳的輸出電流。用下式可計(jì)算出電源電流的近似值：

圖2中的曲線顯示了REXT和ISEL的關(guān)系。

為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)電壓控制的濾波器，必須把ISEL電流設(shè)計(jì)成依賴于電壓而不是電阻。

實(shí)現(xiàn)方法及原理

圖3顯示了利用DAC101S101和LPV531組成電壓控制濾波器的電路圖。圖中使用了10位數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DAC101S101構(gòu)成的電壓源和一個(gè)電阻分壓器來控制LPV531的ISEL引腳電流。從DAC101S101輸出的電壓通過由RSET1和RSET2組成的電阻分壓器施加到ISEL引腳。電阻分壓器的分壓比設(shè)為可把數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器0~5V輸出變?yōu)榧拥絀SEL引腳0.0~0.11V電壓。這樣運(yùn)算放大器LPV531的-3dB頻率就可以由施加到其ISEL引腳上的電壓來控制。

圖3利用DAC101S101和LPV531組成的電壓控制濾波器

當(dāng)控制電壓幾乎為0V時(shí)，ISEL電流由RSET1和RSET2的并聯(lián)電阻確定。當(dāng)控制電壓大于零時(shí)，ISEL的電流由ISEL引腳的戴維南(Thevenin)等效電壓和阻抗確定。下式可用來計(jì)算放大器的電源電流：

通常假設(shè)RSET1遠(yuǎn)小于RSET2。這種情況下，控制電壓為0V時(shí)，ISEL電流的最大值主要由電阻RSET1確定。此外，ISEL的電流小于10uA，與電壓源電流相比很小。在給定RSET1和最大控制電壓時(shí)，可下式計(jì)算RSET2的電阻值：