摘 要：提出了一種基于第二代電流控制傳輸器(CCCⅡ)的電流模式濾波器。電路由2個(gè)第二代多輸出電流控制傳輸器(MOCCCⅡs)和2個(gè)接地電容構(gòu)成，通過(guò)選擇不同的輸出端口可以實(shí)現(xiàn)高通、帶通、低通、帶阻、全通的功能。調(diào)整MOCCCⅡs的偏置電流和電容值可以改變特征參數(shù)，產(chǎn)生的電路具有很低的靈敏度。最后對(duì)引入的MOCCCⅡ及提出的電路進(jìn)行PSpice仿真。

關(guān)鍵詞：第二代電流控制傳輸器；電流模式；濾波器；電流傳輸器

中圖分類(lèi)號(hào)：TN713 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1004373X(2008)1714303

Second-order Universal Current Mode Filter Based on MOCCCⅡ-C

LIN Xin，JIANG Jinguang

(Global Navigation Satellite System Research Center，Wuhan University，Wuhan，430079，China)

Abstract：This paper presents a realization of novel current-mode biquad using Second Generation Current Controlled Conveyors (CCCIIs).The circuit is constructed with 2 multiple current output CCCIIs (MO-CCCIIs) and 2 grounded capacitors.The biquad can realize high-pass，band-pass，low-pass，band-stop and all-pass filter characteristics by suitably choosing the current output branches.The characteristic parameters can also be set orthogonally through adjusting the bias currents of the MO-CCCIIs and the grounded capacitors.The biquad enjoys very low sensitivities with respect to the circuit elements.An example is given together with simulated results by PSpice.

Keywords：second generation current controlled conveyor;current-mode;filter;current conveyor

1 引 言

自電流傳輸器問(wèn)世以來(lái)，電流模式濾波器因具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低、工作電壓低、線性度好等優(yōu)點(diǎn)而得到廣大模擬電路設(shè)計(jì)者的關(guān)注，第二代電流傳輸器CCⅡ(The Second Generation Current Conveyor)的電流模式濾波器不斷被提出^{［1，2］}。但CCⅡ(包括MOCCⅡ，多段輸出第二代電流傳輸器)存在2個(gè)不足：

(1) 由于CCⅡ的x端存在1個(gè)寄生電阻，使得y端到x端的電壓傳輸產(chǎn)生較大的誤差，從而導(dǎo)致傳遞函數(shù)產(chǎn)生誤差；

(2) 不具有電控性，即不能通過(guò)外加偏置電流或電壓來(lái)調(diào)整CCⅡ的參數(shù)，從而使得濾波器不具有電控性^［3-5］。

CCCⅡ是法國(guó)學(xué)者Fabre于1996年在CCⅡ電路基礎(chǔ)上提出來(lái)的。它除了具有CCⅡ的優(yōu)點(diǎn)(動(dòng)態(tài)范圍大、線性度好、功耗低、頻帶寬)外，還克服CCⅡ的上述兩個(gè)不足，且基于CCCⅡ的濾波器不含外加電阻，便于集成^［6-10］。由CCCⅡ可以構(gòu)成多種形式的模擬電路，如濾波器、放大器及振蕩器等。由于CCCⅡ的電控性，使得基于CCCⅡ的濾波器及振蕩器的參數(shù)可以通過(guò)外接電流或電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)^［11］。

由于CCCⅡ僅含有單端或雙端輸出，用它設(shè)計(jì)電路時(shí)存在不足，不便于兼顧電流輸出與反饋，從而使電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。為此，本文在CCCⅡ的基礎(chǔ)上引入了MOCCCⅡ(多端輸出的電流控制第二代電流傳輸器)電路，提出了基于MOCCCⅡ的二階多功能電流模式濾波器，可以實(shí)現(xiàn)高通，帶通，低通，帶阻，全通功能。文中給出了電路的仿真結(jié)果和理論計(jì)算，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。

2 電路描述

圖1所示為MOCCCⅡ的電路符號(hào)。

圖1 MOCCCⅡ的電路符號(hào)MOCCCⅡ的端口特性如下矩陣：Vx

圖2為所設(shè)計(jì)濾波器電路，該電路由2個(gè)MOCCCⅡ和2個(gè)接地電容構(gòu)成。

圖2 二階多功能電流模式濾波器電路由端口特性，可得電路3個(gè)輸出端口的傳輸特性方程：

5種濾波功能可以分別通過(guò)選擇不同的端口來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3 靈敏度分析

根據(jù)靈敏度的定義：SYX=XY×YX得到的中心頻率ω0和品質(zhì)因素Q相對(duì)于電路元件(Rx1，Rx2，C₁和C₂)的靈敏度如表1，靈敏度不隨電路元件參數(shù)變化。

表1 電路元件靈敏度

XRx1Rx2C₁C₂Sω0x-0.5-0.5-0.5-0.5SQx0.5-0.5-0.5-0.5

如表1所示，中心頻率ω0和品質(zhì)因素Q相對(duì)于電路元件的靈敏度很低。

4 設(shè)計(jì)舉例

為了驗(yàn)證理論分析的正確性，用PSpice工具來(lái)仿真實(shí)際電路，并與理論值相比較。

作為實(shí)現(xiàn)電路特性的例子取中心頻率f0(=ω0/2π)=1 MHz，Q=1.0。

圖3 MOCCCⅡ+/--圖4 MOCCCⅡ+/-用CMOS構(gòu)成的MOCCCⅡ做PSpice仿真的宏觀模型圖如圖3，圖4所示；設(shè)定其中的偏置電流Ibi(i=1，2)=6.0 μA，C₁=C₂=6 pF，偏置電壓VDD=-VSS=1.85 V，Iin=1 μA，PMOS的寬長(zhǎng)是W=3 μm，L=2 μm；NMOS的寬長(zhǎng)是W=3 μm，L=4 μm。

用PSpice仿真，其仿真結(jié)果，幅頻和相頻曲線圖如圖5所示。他在很寬的頻率范圍內(nèi)都有

提出了一種新穎的基于MOCCCⅡ-C的二階多功能電流模式濾波器。驗(yàn)證了該電路能通過(guò)選擇不同的輸出端電流實(shí)現(xiàn)高通，帶通，低通，帶阻，全通5種功能，特性參數(shù)可以通過(guò)偏置電流和接地電容進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且具有很低的靈敏度，仿真結(jié)果驗(yàn)證了在較寬的頻率范圍內(nèi)表現(xiàn)良好，電路結(jié)構(gòu)容易用CMOS技術(shù)集成。

參 考 文 獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介 林 鑫 男，1983年出生，湖北武漢人，碩士研究生。主要研究方向?yàn)樯漕l集成電路設(shè)計(jì)，電源管理。

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