基于OTA與OA的連續(xù)時(shí)間有源濾波器.pdf

1、全集成連續(xù)時(shí)間濾波器的研究是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外微電子、電路與系統(tǒng)學(xué)界研究的前沿課題，因?yàn)槠湓谕ㄐ?、電子測(cè)量、儀器儀表、自動(dòng)控制等方面有著廣泛的應(yīng)用背景。模擬濾波器作為連續(xù)時(shí)間濾波器的一種，作為模擬集成電路的重要單元，其結(jié)構(gòu)生成方法和電路設(shè)計(jì)方法可推廣至大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)，具有重要的參考價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(Operational Transconductance Amplifier，OTA)因其工作頻率高、電壓轉(zhuǎn)換速率快、電控特性

2、好、便于集成等特點(diǎn)而深受國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界及工業(yè)界的廣泛興趣。利用跨導(dǎo)運(yùn)算放大器結(jié)合運(yùn)算放大器(Operation Amplifier，OA)的組成的有源濾波器，具有極佳的性能優(yōu)點(diǎn)和理論價(jià)值及實(shí)用價(jià)值。 本文首先從OA有源濾波器的討論著手，介紹了運(yùn)算放大器與無(wú)源器件R、C組成的各種OA濾波器的工作原理，隨后研究了OTA的原理及其應(yīng)用電路。全面歸納介紹了OTA作為有源器件在模擬信號(hào)處理及運(yùn)算中的應(yīng)用電路。然后綜合分析了低階OTA—C濾波

3、器的基本理論，并提出了三輸入、單輸出的二階多功能有源濾波器設(shè)計(jì)方案和電路。在此濾波器基礎(chǔ)上，提出了用單輸入四輸出的多功能濾波器電路結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)任意階高通、低通、全通、帶通、帶阻等濾波效果，并通過(guò)對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行分析和仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明該電路有較好的多功能濾波器效果。 在國(guó)內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)多功能二階有源濾波器的設(shè)計(jì)原理及方法進(jìn)行了分析，提出了二種基于OTA—OA的連續(xù)時(shí)間有源濾波器電路設(shè)計(jì)方法。第一種電路是僅用了兩個(gè)單輸

4、出的OTA和兩個(gè)OA，實(shí)現(xiàn)了電壓模式的高通和帶通濾波。另一個(gè)電路同樣使用了兩個(gè)單輸出的OTA和兩個(gè)OA，實(shí)現(xiàn)了三輸入三輸出的多功能二階濾波器功能，通過(guò)改變此濾波器不同的輸入和輸出的組合，可實(shí)現(xiàn)低通、高通、帶通、帶阻和全通等功能。 利用PSIPCE對(duì)所設(shè)計(jì)的二階OTA-OA多功能濾波器進(jìn)行仿真，其仿真結(jié)果與理論分析接近，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方法的正確性，表明所設(shè)計(jì)的兩類濾波器實(shí)現(xiàn)了低通、帶通、帶阻、高通和全通等功能。通過(guò)敏感度分析顯示，所設(shè)