物流在国民经济中的地位与作用

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1、北方文i且大学学报1989年第13卷第1期(1)JOURNALOFNORTHERNJIAOTONGUNIVERSITYVol.13No.l(1)1989高频开关电容滤波器的设计与实现肖扬张世演〈通信与隆命IJ工程系〉捅要本文探讨了影响开关电容;忠边器(SCF)高频应用的主妥问遇，并介绍了解决这些问题实现高频SCF的儿种设计与实现的方法，同时指出了各种方法的优点与局fll性.最后，提出本课赳的研究皮底方向.关键词z开关屯容这;点器，高频应用.l引言开关电容滤披器是→个模拟取样系统，根据这→性质，它们在每个时钟相位

2、都要经历瞬变过程.为了能在较高的时钟频率和信号频率下工作，要求这些瞬变必须快速稳定.但是，稳寇时间受运放的有限带宽和压摆率的限制，也受开关电容滤披器的MOS开关的传输栅非零导通电阻的限制，因而影响了其高频应用.自1981年以来，国外对高频开关电容拮植器的研究取得了一边的进展.iIC研究方向可概括为两类z一类是从改善目前常用的由通用运放所构成的SC积分器的高频特性入手，采用有源补偿、无源补偿和寄生电容不灵敏的设计等方法，提高SC积分器的工作频率.较为成功的是G.Ficher和G.S.Moschytz，用单位增益块

3、对SC积分器进行相位和幅度补偿的方案3它可使信号频率提高到，1MHz[l另一类是采用全差动高速积分器的方案，T.C.Choi等和D.B.Ribn町等分别成功地在260kHz和465kHz中频，实现了带通开关电容指战器[2，3j而K.Matsui等则实现了中心频率为4.3MHz的视频带通掠披器[<]以上的高频开关电容it.旅器均是采用CMOS工艺实现集成化的.L.E.Larson和G.C.Temes等则另辟新径，提出采用呻化镇工艺实现高频开关电容施波器，他们研制出取样速率超过100MHz、截频为3.4MHz的视

4、频开关电容低通滤波器[5]他们的研究克服了目前CMOS工艺对实现高频SCF的某些限制.我国在高频开关电容滤槐器方面的研究与国外差距较大.本文的初步探讨，希望是对我国远方面的研究起抛民引玉的作用.本文l[j(到目J~J1988-10-05292影响开关电容滤波器高频应用的主要问题及解决方法2.1运算放大器有~!唱革带宽的影响一般CMOS运放的单位增益带宽为1"""10MHz，当SC积分器工作在100kHz以上的高52频时，其运放的放大倍数将由10下降到10以下.这时的SC积分器将是非理想、有艳的，其结果使SC滤波

5、器通带衰减增大、中心频率偏移.对于图1所示的寄生电容不灵敏的LDI积.分器，其传递函数亦受运放有限增益带宽的影响(6)假设运放带宽B与时钟频率fcñ芮足卡4(1)17'7去γz←J寸4气〈斗f>L则有H(z)=--二.一一-亏一(2)Y工"111+-'手l+~-Z-lflOflO国1守主电:忘不灵敏的SC积分、器其中Ao为运放的开环直流增益.当SC滤i1t器的工作于高频时，相应的时钟频率fc也必须提高，为保持(1)式成立，运'放的带宽B也必须大于4fc以上，同时运放的开环直流增益Ao也必须很高，方可佳(2)式中

6、Ao造成的误差很小.一般要求Ao注5000(3)为解快此问题，→是设计高边的宽频带高增益的运放3二是呆用有源补偿、无源补偿末实现SC积分器，具体方怯将在第3节中讨论.2.2MOS开关导通电阻的影响如果SC滤披器的时钟以尽可能高的速率工作，则MOS开关的有限导通电阻，将引起开关电容仅部分地充、放电，它对传递函数的幅度和相位特性都会产生影响(6)对于图1的SC积分器来说王三注10(4).LkTc_1(5)T"2fcKCRo町其中Tk=RC，为积分fit数，fc为11士也11频率R01l为开关导通rl!.阻.当(4)

7、式条件训足

8、时，导i且IE!.阻对幅度和相位的影响可以忽略.在CMOS工艺上，采用增加MOS传输栅'HÏ宽的方陆，可将MOS开朵电阻做得非常2.3时钟馈通的影响在高频SCF中，nJ钊l颇丰高达几MHz以上，由于MOS开关本身的芯片面积较大，井存在棚·漏交i主电容，当把充ll!.时间常数减小到最低限度时，就增加了11士钊I信号愤入信号通道的电荷注入.这种较大的时钟脉冲馈通会减少运放的有效稳寇时间，井会降低rê，拥1'1)1制，在掠披器中产生较大的直流偏移口气此外还会引起取样电压误差[7J如何减小MOS开关产生的民

9、主rl!.压?方陆一起减小H且也压的扭动部分，使之低于阔1直30电压1fT，以减小开关引起的误差电IEt815方法二是采用全差动SC积分器，利用运放的共模抑制比抑制时钟愤通.2.4运放噪声与KTIC噪声在sc积分器中，主要存在两种噪声，tln运放噪声与KTIC噪声.对于LUl积分器，其1噪声等效电路如图2所示，这里V~oρ为运放I噪声V~们与V~R2为开关1和开关2的导jffi.电阻产