采用CCⅡ+／-电流模式实现滤波器的二阶滤波功能设计

1  引  言

自电流传输器问世以来，电流模式得到广大模拟电路设计者的关注，第二代电流传输器CCⅡ(the SecondGeneration Current Conveyor)的电流模式滤波器不断被提出。电流模式滤波器相比电压模式滤波器，具有电路结构简单、功耗低、工作电压低、线性度好等优点而成为热门课题。但由于CCⅡ只有单端输出，因此，在设计滤波器中存在两个不足：

(1)电流信号直通和信号反馈不能兼顾，实现电流反馈将破坏高输出阻抗特性，从而不利于电路级联；

(2)电路设计较为复杂，所需有源及无源器件较多。基于此，19*，Pal K提出了MOCCⅡ电路，MOCCⅡ电路不仅具有CCⅡ的全部优点，而且能弥补CCⅡ上述的2种不足。然而Chang和Lee提出的三输入、单输出电压模式滤波器，不足之处是电容或电阻不接地，因而不便于集成。虽然通过选择输入电压可得到多功能滤波特性，但它不能克服电压模式电路在信号处理中固有的缺点，而且所用器件太多，角频率和品质因素不能独立可调。

因此，文中提出一个基于CCⅡ+／-的三输入单输出多功能电流模式二阶滤波器的电路模型。这个模型可以导出多种不同的电流模式滤波电路，组成该电路的所有RC都接地，在每种电路的输出端，可实现高通、带通、低通、全通和带阻的二阶滤波功能。由该滤波电路实现的5种滤波器的角频率和品质因数都可调，使用极为灵活。实验结果表明，该滤波器的特性曲线良好，可同时完成高通、带通、低通、全通和带阻5种滤波功能。

2 CCⅡ+／-的电路符号和端口特性

图1所示为CCⅡ+／-的电路符号，他的端口特性可由式(1)式方程给出，文中就是利用这种双端输出的CCⅡ+／-来设计二阶多功能滤波器电路模型。其端口特性是：

3电路的提出与分析

提出的双CCⅡ+／-多功能电流模式二阶滤波器的结构如图2所示，整个结构电路仅由2个CCⅡ+／-器件、2个电阻和2个电容构成。

在图2中，由CCCⅡ+／-端口特性和电路基本理论得到的传递函数为：

由式(2)可知，当i1，i2，i3取不同值时，可以实现高通、带通、低通、全通和带阻滤波器。

 

4灵敏度分析

5仿真测量

实验所用的CCⅡ+／-单元如图3所示。VDD=1.5 V，VSS=-1.5 V，VB=0.5 V，VC=-0.5 V；MOS管的沟道长度L=3.5 μm，沟道宽度W=7 μm。

对各电路的幅频特性曲线进行测量。其中R1=R2=20 kΩ，C1=C2=1 nF，根据式(3)可得中心频率为ωP=50 kHz。

仿真结果表明实际曲线跟理想曲线基本接近。

6结语

本文提出的基于CCⅡ+／-电流模式二阶滤波器电路，仅由2个CCⅡ+／-、2个电阻和2个电容元件构成；通过三输入单输出的形式可以实现高通、带通、低通、全通、带阻5种类型的滤波器；相比文献[7]所提出的电路，本文的电路更为简单，只需2个有源器件CCⅡ+／-，而且可以实现更多的滤波器功能；所有电阻电容均接地，因而便于集成。