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1 引言
自電流傳送器(Current Conveyor，CC)問世以來，采用電流傳送器來實(shí)現(xiàn)多功能有源濾波器的功能和優(yōu)點(diǎn)受到廣泛關(guān)注�；诘诙娏鱾鬏斊�(The Seeond Generation Current Conveyor，CCⅡ)的電流模式濾波器由于其帶寬，線性和動態(tài)范圍等性能比運(yùn)算放大器(Operational Amplifier)更優(yōu)越而被廣泛地研究。而FABRE A等人則利用雙極型晶體管的線性互導(dǎo)特性，提出了電流控制電流傳送器(CCCⅡ)，從而將電流傳送器的應(yīng)用拓寬到電子可調(diào)諧功能的領(lǐng)域。
近年來，很多三輸入、單輸出多功能二階濾波器被陸續(xù)提出。在文獻(xiàn)[1，2，5-9]中，都提出了三輸入、單輸出二階多功能濾波器，但是他們都至少需要兩個(gè)有源器件來實(shí)現(xiàn)多功能濾波器，電路結(jié)構(gòu)不夠簡單，使用不夠靈活。CHIU W Y，HORNG J W等提出的三輸入、單輸出濾波器，能實(shí)現(xiàn)多種濾波功能，但是所用的有源器件太多(文獻(xiàn)[1]中需要3個(gè)DDCC和4個(gè)RC元件，文獻(xiàn)[6]中需要3個(gè)CCⅡ和5個(gè)RC元件，文獻(xiàn)[4]中需要3個(gè)CCⅡ和6個(gè)RC元件，文獻(xiàn)[7]中需要5個(gè)CCⅡ和8個(gè)RC元件)，而且角頻率ω0和品質(zhì)因素Q不能獨(dú)立可調(diào)。HORNG采用3個(gè)CCⅡ和4個(gè)RC元件來實(shí)現(xiàn)電壓模式多功能濾波器，但是這個(gè)電路的靈敏度不夠低，影響電路的穩(wěn)定性。文獻(xiàn)[9]提出了最小元件的新型多功能CCCⅡ-C電流模式濾波器，雖然其功能比較完善，但是這個(gè)電路仍然很復(fù)雜，需要兩個(gè)CCCⅡ和兩個(gè)電容，而且角頻率和品質(zhì)因素不能獨(dú)立可調(diào)。
基于此，本文提出單DDCC三輸入、單輸出多功能電流模式二階濾波器的結(jié)構(gòu)電路，可以產(chǎn)生二階高通、低通及帶通濾波器。該電路結(jié)構(gòu)極為簡單，易于電路集成，而且電路具有很低的無源靈敏度和有源靈敏度，角頻率和品質(zhì)因素獨(dú)立可調(diào)。
2 電路的提出與分析
Chiu W等人在1996年首次提出差動差分電流傳送器DDCC，DDCC綜合了CCⅡ和DDA的優(yōu)點(diǎn)如較大的信號帶寬、更大的線性度、更廣泛的動態(tài)范圍、簡單的電路、低功率消耗、高輸入阻抗，而且DDCC具有三個(gè)高輸入電壓端Y1，Y2，Y3，更易于電路集成。
本文采用的MDDCC(Multiple Differential Difference Current Conveyor)是在文獻(xiàn)[1]提出的DDCC的電路基礎(chǔ)上采用交叉耦合電流鏡技術(shù)實(shí)現(xiàn)正負(fù)多端輸出的。MDDCC端口特性可由矩陣(1)表示：
本文提出的單DDCC多功能電流模式二階濾波器的結(jié)構(gòu)電路如圖1所示，整個(gè)結(jié)構(gòu)電路僅由1個(gè)MDDCC器件及2個(gè)電容，3個(gè)電阻構(gòu)成。
在圖1中，由MDDCC端口特性和電路基本理論得到的傳遞函數(shù)：
由式(2)可知，采用不同的輸人方式，可以得到不同的二階濾波函數(shù)：
3 靈敏度分析
考慮到MDDCC的非理想狀況，上面給出的MOCCCⅡ的端口特性改寫為：
由此該濾波器的傳輸函數(shù)式(2)的分母多項(xiàng)式改寫為：
由于∣εi ∣＜＜1，∣εv∣＜＜1，所以考慮到非理想因素的固有頻率和品質(zhì)因數(shù)仍然近似于理想情況下的固有頻率和品質(zhì)因數(shù)。
從式(10)可以看出，在非理想狀況下，濾波器的有源和無源靈敏度都很小，其絕對值均不大于1／2。
4 硬件仿真
對圖1所示的電路進(jìn)行了硬件實(shí)驗(yàn)，對高通、低通及帶通濾波器進(jìn)行HSpice仿真。實(shí)驗(yàn)采用的MDDCC單元電路如圖2所示，圖2中的MOS管采用Chartered CMOS 0.35 μm工藝的nmos_3p3和pmos_3p3，表1給出了CMOS管溝道的寬長比。
仿真時(shí)取所有電阻R=10 kΩ，所有電容為C=50 pF，電源電壓為VDD=-VSS=1.65 V，偏置電壓為VB=-0.76 V，對濾波器進(jìn)行仿真，所得結(jié)果如圖3所示。
由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果可以看出，在該濾波器電路中，通過不同的輸入端，在輸出端可以分別實(shí)現(xiàn)高通、低通和帶通濾波功能。同時(shí)從實(shí)驗(yàn)中設(shè)定的參數(shù)可知，所討論的濾波器的固有頻率ω0=2×106rad／s，則對應(yīng)的截止頻率f=372 kHz，與圖中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全相符。顯然，仿真結(jié)果與理論分析一致，證實(shí)了電路的可行性。
5 結(jié) 語
本文提出了單MDDCC電流模式多功能二階濾波器結(jié)構(gòu)電路，該電路具有以下特點(diǎn)：
電路非常簡單。整個(gè)電路僅由1個(gè)MDDCC和5個(gè)RC元件構(gòu)成；電路具有多功能性，可以產(chǎn)生電流模式二階低通、高通及帶通濾波器；具有較低的靈敏度；固有頻率ω0和品質(zhì)因數(shù)Q相互獨(dú)立可調(diào)；便于硬件實(shí)現(xiàn)，易于電路集成.
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