中心頻率可調(diào)的高線性度帶通濾波器設(shè)計
0 引言
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/179502.htm常見的片內(nèi)濾波器的設(shè)計帶寬都上兆赫茲,而幾十千赫茲帶寬的濾波器大多采用片外無源器件來實現(xiàn)。原因是低頻濾波器的時間常數(shù)巨大,在芯片內(nèi)占據(jù)大量的芯片面積。
在片內(nèi)實現(xiàn)巨大時間常數(shù)的通常辦法是采取大電阻小電容結(jié)合方式。因為大電阻可利用開關(guān)電容技術(shù)來實現(xiàn)。以前采用開關(guān)電容技術(shù)實現(xiàn)的濾波器有兩個明顯缺陷:其一是開關(guān)電容在信號通路中會引入大量噪聲,從而直接導致濾波器的線性度不高;其二是開關(guān)電容的時鐘頻率必須和后續(xù)的ADC頻率嚴格一致,否則會導致丟碼。
本文仍采用開關(guān)電容技術(shù),但不放在信號通路中,而是將其放到控制電路中。其主通路中的電阻采用R-MOS結(jié)構(gòu),阻值可由控制電路精確調(diào)節(jié)。這樣既利用了開關(guān)電容可精確實現(xiàn)大電阻的功能,也消除了前面提到的2個缺陷,故可實現(xiàn)連續(xù)時間濾波器較高的線性度。
1 濾波器結(jié)構(gòu)
該濾波器的整體結(jié)構(gòu)如圖l所示。圖中,,,整體結(jié)構(gòu)共3級,每一級為High-Q Opamp-R-C的二階帶通濾波器,通過級聯(lián)形成一個6階的Chebvshev I型濾波器。濾波器的整體傳遞函數(shù)如下:
由于該電阻的值隨PVT的變化很大,因此,為了使濾波器的頻響特性不受PVT變化的影響,則要求電阻值不隨PVT變化。為此,需要討論如何保證電阻值不隨PVT改變而改變。
2 精確電阻處理
精確電阻由控制電路部分實現(xiàn),其控制電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中開關(guān)S1和S2可由兩相不交疊時鐘φ1和φ2分別控制,以對電容進行周期性充放電,從而使等效電阻;MOS管M工作在線性區(qū),其電阻如下:
通過RM和R可得到Ri的值。當Ri>Req,積分器呈正積分特性,運放的輸出電壓增大,VGS變大,RM變小,Ri變小。
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