采用CCⅡ+／-電流模式實現(xiàn)濾波器的二階濾波功能設(shè)計

1 引 言

自電流傳輸器問世以來，電流模式得到廣大模擬電路設(shè)計者的關(guān)注，第二代電流傳輸器CCⅡ(the SecondGeneration Current Conveyor)的電流模式濾波器不斷被提出。電流模式濾波器相比電壓模式濾波器，具有電路結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、工作電壓低、線性度好等優(yōu)點而成為熱門課題。但由于CCⅡ只有單端輸出，因此，在設(shè)計濾波器中存在兩個不足：

(1)電流信號直通和信號反饋不能兼顧，實現(xiàn)電流反饋將破壞高輸出阻抗特性，從而不利于電路級聯(lián)；

(2)電路設(shè)計較為復(fù)雜，所需有源及無源器件較多?；诖?，19*，Pal K提出了MOCCⅡ電路，MOCCⅡ電路不僅具有CCⅡ的全部優(yōu)點，而且能彌補CCⅡ上述的2種不足。然而Chang和Lee提出的三輸入、單輸出電壓模式濾波器，不足之處是電容或電阻不接地，因而不便于集成。雖然通過選擇輸入電壓可得到多功能濾波特性，但它不能克服電壓模式電路在信號處理中固有的缺點，而且所用器件太多，角頻率和品質(zhì)因素不能獨立可調(diào)。

因此，文中提出一個基于CCⅡ+／-的三輸入單輸出多功能電流模式二階濾波器的電路模型。這個模型可以導(dǎo)出多種不同的電流模式濾波電路，組成該電路的所有RC都接地，在每種電路的輸出端，可實現(xiàn)高通、帶通、低通、全通和帶阻的二階濾波功能。由該濾波電路實現(xiàn)的5種濾波器的角頻率和品質(zhì)因數(shù)都可調(diào)，使用極為靈活。實驗結(jié)果表明，該濾波器的特性曲線良好，可同時完成高通、帶通、低通、全通和帶阻5種濾波功能。

2 CCⅡ+／-的電路符號和端口特性

圖1所示為CCⅡ+／-的電路符號，他的端口特性可由式(1)式方程給出，文中就是利用這種雙端輸出的CCⅡ+／-來設(shè)計二階多功能濾波器電路模型。其端口特性是：

3電路的提出與分析

提出的雙CCⅡ+／-多功能電流模式二階濾波器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，整個結(jié)構(gòu)電路僅由2個CCⅡ+／-器件、2個電阻和2個電容構(gòu)成。

在圖2中，由CCCⅡ+／-端口特性和電路基本理論得到的傳遞函數(shù)為：

由式(2)可知，當(dāng)i1，i2，i3取不同值時，可以實現(xiàn)高通、帶通、低通、全通和帶阻濾波器。

4靈敏度分析

5仿真測量

實驗所用的CCⅡ+／-單元如圖3所示。VDD=1.5 V，VSS=-1.5 V，VB=0.5 V，VC=-0.5 V；MOS管的溝道長度L=3.5 μm，溝道寬度W=7 μm。

對各電路的幅頻特性曲線進行測量。其中R1=R2=20 kΩ，C1=C2=1 nF，根據(jù)式(3)可得中心頻率為ωP=50 kHz。

仿真結(jié)果表明實際曲線跟理想曲線基本接近。

6結(jié)語

本文提出的基于CCⅡ+／-電流模式二階濾波器電路，僅由2個CCⅡ+／-、2個電阻和2個電容元件構(gòu)成；通過三輸入單輸出的形式可以實現(xiàn)高通、帶通、低通、全通、帶阻5種類型的濾波器；相比文獻[7]所提出的電路，本文的電路更為簡單，只需2個有源器件CCⅡ+／-，而且可以實現(xiàn)更多的濾波器功能；所有電阻電容均接地，因而便于集成。