基于MOCCCⅡ的N阶电流模式滤波器的设计

1、基于moccc的n阶电流模式滤波器的设计随着vlsi技术的进展，模(current modecircuit)的讨论正在蓬勃进展。与模电路相比，电流模电路具有频宽大、电路结构容易、电源损耗较低及动态范围较宽等优点。电流模式电路的设计和实现把模拟带入了一个新阶段。基于bjt(双极型晶体管)实现的其次代电流控制传输器ccc(second gen-eration current controlled conveyer)除了具有上述各项优点外，尤其适合在高频和高速信号领域中应用，此外，电路中具有本质(intrinsic resistance)的特点又使得由它设计的电路更具弹性。目前基于ccc的n阶电流模

2、式，或大部分限于特别类型(如低通)的滤波器，或电路结构及参数的设计较为复杂，所用有源和无源器件较多。本文仅用n+2个有源ccc器件、n个接地及两个电阻便利地构成低通、带通、高通、带阻及全通类型的n阶滤波器，囫囵电路结构及参数的设计都很容易。1 n阶多功能滤波器的设计办法1.1 moccc的电路实现多输出的电流控制传输器moccc(multiple outputsccc)是在1996年法国fabre等几位学者提出的其次代电流控制电流传输器的基础上设计出的。假如在ccc混合跨导线性环的后级加上多端输出的对称电流镜，则可获得moccc电路。其电路符号和实现原理1所示。电流传输矩阵为：式中，vt=26

3、mv(室温)，本质电阻(寄生电阻)rx受偏置电流ib控制。1.2 信号流图及moccc滤波器的提出由梅森公式分析可知，式(2)所表达的分子分母均为n阶传输函数，可由图2(a)所示的信号流图实现，针对延续系统，信号流图所表示的系统可用积分器来模拟，由ccc构成的积分器2(b)所示。ccc积分器输出与输入的关系表达式为：ioii=1(sc1rx)。有了信号流图及ccc积分器，便能快速得出基于moccc的电流模式滤波器，电路3所示。图中，moccc0和mocccn+l均采纳多端输出的moccc，它的z端输出电流与y端输入电流的关系满足：izii=rarxo，rxo为左边第一个moccc0的寄生电阻，

4、大小为rxo=vt2ibo，最右边的mocccn+1同理，而中间的积分器只需采纳单端输出形式。2 原理分析及多功能滤波器生成由图3及电路基本理论可得：由式(3)到式(6)可以得到低通、带通、高通、带阻及全通滤波器电路。2.1从式(3)到式(6)的推导过程可以看出，式(6)中分子的sn项是由式(3)中左边的最后一个含ii的项所产生的，所对应的是图3中moccc0中最下面的z端输出，即第n+l端z输出(moccc0共有n+l端z输出)；sn-1是式(3)的倒数其次个含ii的项所产生的，电路图所对应的是图3中moc-cc0中倒数第2端z输出，即第n端z输出，依次类推，分子的常数项为图3中moccc0

5、的最上端z输出，即第1端z输出。所以，低通滤波器传递函数为：对应的电路为在图3中只保留moccc0的第1端z输出，而去掉moccc0其他的z端输出。2.2 带通滤波器若保留式(6)中分子的除常数项和sn项外其他随意一项，则为带通滤波器。这里仅考虑保留sn2项(n为偶数)，其传递函数为：对应的电路为仅保留图3中moccc0的第(n2)+1端z输出，而去掉moccc0的其他z端输出的电路。2.3 高通滤波器仅保留式(6)中分子的sn项，则为高通滤波器，其传递函数为：对应的电路为仅保留图3中moccc0第n+1端z输出，而去掉其他moccc0的其他z输出的电路。2.4 带阻滤波器保留式(6)中分子的

6、sn项和常数项，则为带阻滤波器，其传递函数为：对应的电路为仅保留图3中moccc0第1端z输出和第n+1端z输出，而去掉moccc0的其他z输出的电路。2.5 全通滤波器全通滤波器的传递函数表达式应为式(6)中分子sn项符号与sn-1项符号相反，且k1=k2=1。其传递函数为：因为式(6)分子的常数项对应moccc0的第l端z输出，s1项对应于第2端z输出，s2项对应于第3端z输出所以式(11)所对应的电路是：将图3中moccc0的偶数端(从上往下数)输出改为反相输出，奇数端输出为同相输出。3 计算机为了验证设计电路的可行性，对四阶巴特沃斯类型的各种滤波器举行了设计和pse仿真。ccc的电源电

7、压均取±5v，偏置电流ib都设为13a，则各rx=vt2ib=1k，电路中ra=rb=1k，所以各传递函数中k1=rarao=k2=rbrx(n+1)=1，电容c1=0.2613f，c2=.1306f，c3=o.0765f，c4=0.03827f。仿真结果4所示，可以看出所设计的多功能滤波器工作频率可达到4mhz左右，低通、高通、带通、带阻和全通滤波器仿真结果分离为图4(a)(e)所示，从而证明了设计的可行性。本文提出的基于moccc的电流模式n阶多功能滤波器，设计办法容易，综合性强，能产生各种高阶滤波器。只要转变图3中moccc0的z输出端的衔接方式，就可以得到低通、带通、高通及全通滤波器电路，其转换办法也很容易。滤波器结构容易，n阶