電壓模式通用二階CFA濾波器設計

1 引言

　　電壓運算放大器是模擬電路設計中的基本有源器件，由普通電壓運算放大器組成的電路，其工作頻率較低。電流反饋放大器(Current Feedback Amplifier，CFA)是一種結構全新的運算放大器，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，電流反饋放大器在二階濾波器電路中得到了一些應用[6-10]，而采用電流反饋放大器(CFA)構成的電壓模式或電流模式雙二次濾波器的文獻不斷見諸報道，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個電流反饋放大器(CFA)、2個電容、3個電阻來構成，電路結構簡單，能實現(xiàn)二階低通、帶通、高通、陷波、全通濾波函數(shù)。并用PSpice對該電路進行了仿真，仿真結果表明，該電路設計正確，理論分析與仿真結果相吻合。

　　2 CFA電路結構及原理

　　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"+"對應CFA+，"－"對應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CFA2個電容和3個電阻來構成。對圖2電路進行電路分析得：

　　由上述方程，可得電路電流傳輸函數(shù)：

　　有式（6）可知，改變輸入信號V1，V2，V3，可以分別實現(xiàn)低通、帶通、高通、陷波、全通濾波函數(shù)。實現(xiàn)條件與濾波器類型的對應關系如表1所示。

　　電路極點參數(shù)為：