電壓模式通用二階CFA濾波器設(shè)計(jì)

1 引言

　　電壓運(yùn)算放大器是模擬電路設(shè)計(jì)中的基本有源器件，由普通電壓運(yùn)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(yùn)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(dòng)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(yīng)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(xiàn)不斷見諸報(bào)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波器。但從文獻(xiàn)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(gè)電流反饋放大器(CFA)、2個(gè)電容、3個(gè)電阻來構(gòu)成，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)二階低通、帶通、高通、陷波、全通濾波函數(shù)。并用PSpice對(duì)該電路進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明，該電路設(shè)計(jì)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(duì)應(yīng)CFA+，"－"對(duì)應(yīng)CFA－，由此可知x端電壓跟隨y端電壓，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(gè)CFA2個(gè)電容和3個(gè)電阻來構(gòu)成。對(duì)圖2電路進(jìn)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(hào)V1，V2，V3，可以分別實(shí)現(xiàn)低通、帶通、高通、陷波、全通濾波函數(shù)。實(shí)現(xiàn)條件與濾波器類型的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。

　　電路極點(diǎn)參數(shù)為：