三階高通濾波器具有合成電感器

電感器作為濾波器的名聲不好 組件 — 它們不僅傳輸 EMI，還起作用 作為接收EMI的天線。要避免 這些問題，可以模擬阻抗 兩個可操作組合的電感器 跨導(dǎo)放大器 （OTA） 和電容器 （圖1）。該電路用作合成電感器 （LSYN），一端接地。

圖1.該單端口網(wǎng)絡(luò)模擬電感器 兩個操作跨導(dǎo)放大器和一個 電容器。

通過在 LSYN 處強(qiáng)制電流并測量 得到的電壓，可以確定等效值 阻抗 Z情 商:

因此，等效電感為：

這種單端口網(wǎng)絡(luò)顯然提供了 電感的頻率比例阻抗， 以及優(yōu)勢和限制： 如果GM1*GM2<<1，電感值可以很大，但是 網(wǎng)絡(luò)的一端必須始終連接到 地。高通、全極梯形濾波器效果很好 應(yīng)用，因為它們的所有電感器都連接到 地。兩個 OTA 和一個電容器必須是 替換每個，所以你應(yīng)該選擇一個 具有最小數(shù)量 電感。

為了具有成本效益，您的設(shè)計應(yīng)具有 濾波器兩端的串聯(lián)電容器，帶有 模擬電感器充當(dāng)它們之間的分流器 （圖2）。輸入電容阻斷任何直流 施加到濾波器和輸出電容塊 合成電感引入的任何直流失調(diào)。 即使過濾器是用有源構(gòu)建的 組件，它保留了一些優(yōu)點(diǎn) 無源濾波器。

圖2.這個簡單的梯形過濾器是一個很好的應(yīng)用 模擬電感器，必須有一端 接地。

在實(shí)際電路中（圖 3），C2 和 C3 為 旁路電容器和C2是仿真的一部分 感應(yīng)器。設(shè)置每個 OTA 的跨導(dǎo) 通過外部電阻器（R1或R3）根據(jù) 關(guān)系 gm = 8/R。因為模擬 電感取決于這些的乘積 跨導(dǎo)，看起來你可能有一個 每個選項的范圍。但最佳電路 對于給定的應(yīng)用程序，GM 值限制為 允許每個輸出擺幅的全范圍 奧塔。

圖3.通過將圖3所示的仿真電感代入梯形濾波器來構(gòu)建三階巴特沃茲高通濾波器 圖1.該濾波器具有 2.3kHz 轉(zhuǎn)折頻率，由于源阻抗和負(fù)載阻抗，損耗為 -2dB。

要確定這些最佳 gm 值，請從 相等的跨導(dǎo)并模擬濾波器 使用“g”元件為放大器調(diào)味。而 掃頻至少十年以上 低于濾波器的轉(zhuǎn)折頻率，觀察 每個OTA輸出的峰值電壓幅度 （兩個峰值可能以不同的頻率出現(xiàn)）。

在合成電感器的端口（IC13的引腳2）處 峰值由濾波器要求，不能 改變;真正的電感器將產(chǎn)生相同的電感 峰。因此，調(diào)整另一個峰值以匹配。讓 K 等于 gm2 與 gm1 的比率。增益為 與跨導(dǎo)成正比，因此將 GM1 除以 K 并將 gm2 乘以 K。最后，重新運(yùn)行香料 使用這些新的 GM 值進(jìn)行仿真，以驗證 峰值相等，濾光片形狀不相等 改變。

濾波器的最大衰減 58.6dB/十倍頻程（圖 4）。斜率在 頻率較低，因為合成電感的Q 受其串聯(lián)電阻的影響。（可比 1.25mH電感器還具有53Ω左右的可觀電阻。例如，在 10Hz 下， 理想濾波器的衰減為-90dB。為此 電路衰減為-80dB。

圖4.圖3濾波器的最大衰減 每十年58.6dB。

審核編輯：郭婷