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" title="反饋放大器">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(lái),,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(jiàn)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(lái)構(gòu)成,,電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,能實(shí)現(xiàn)二階低通" title="低通">低通,、帶通" title="帶通">帶通,、高通" title="高通">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(lái)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)" title="傳輸函數(shù)">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,。
由式(18),,式(19)可知,ωP,,QP有源靈敏度也是較小的,。
4 電路仿真
為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)濾波器電路的正確性,作者用PSpice對(duì)該電路進(jìn)行了電路仿真,。當(dāng)R1=R2=R3=1 kΩ,,C1=C2=0.1 μF,由式(8)得:fp=1.59 kHz,,在PSpice9.1下,,對(duì)圖2所示電路進(jìn)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(yǔ)
本文提出了一種僅用2個(gè)電流反饋放大器(CFA),、2個(gè)電容和3個(gè)電阻構(gòu)成的電壓模式通用二階濾波器電路,能實(shí)現(xiàn)二階低通,、帶通,、高通、帶阻,、全通濾波函數(shù),。對(duì)該電路進(jìn)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(duì)該濾波器電路進(jìn)行了仿真,,仿真結(jié)果表明,該濾波器電路設(shè)計(jì)正確,,理論分析與仿真結(jié)果相吻合,。電路具有如下特點(diǎn):
(1)能實(shí)現(xiàn)電壓模式二階低通、帶通,、高通,、陷波、全通濾波函數(shù),;
(2)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,;
(3)具有的元器件較少,;
(4)無(wú)源,、有源靈敏度較小,;
(5)ωP ,,QP可調(diào)
(6)電路易于實(shí)現(xiàn)。