OTAC二阶有源滤波器设计

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1、3.1Multisim元件库中OTA模块的创建3.1.1Multisim简介Multisim10是加拿大InteractiveImageTechnologies公司推出的Multisim版本，是该公司电子线路仿真软件EWB（ElectronicsWorkbench,虚拟电子工作台）的升级版。Multisim10用软件的方法虚拟电子与电工元器件，虚拟电子与电工仪器和仪表，实现“软件即元器件”和“软件即仪器”。Multisim10是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。Multisim10的虚拟测试仪器仪表种类齐全，有一般实验用的通用仪器，如万用表、函数信号发生器、双踪

2、示波器、直流电源；还有一般实验室少有或没有的仪器，如波特图仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真仪、频谱分析仪和网络分析仪。Multisim10具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析、离散傅立叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析方法，以帮助设计人员分析电路的性能。Multisim10可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工电路、模拟电路、数字电路、射频电路、及部分微机接口电路等。可以对被仿真的电路中的元器件设置各种故障，如开路、短路和不同程度的漏电等，从而观察不同

3、故障情况下的电路工作状况。在进行仿真的同时，软件还可以存储测试点的所有数据，列出被仿真电路的所有元器件清单，以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据等。利用Multisim10可以实现计算机仿真设计与虚拟试验，与传统的电子电路设计与实验方法相比，具有如下特点：设计与实验可以同步进行，可以边设计边试验，修改调试方便；设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全，可以完成各种类型的电路设计与实验；可方便的对电路参数进行测试和分析；可直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图；实验中不消耗实际的元器件，实验所需元器件的种类和数量不受限制，实验成本低，实验速度快，效率高；设计

4、和实验成功的电路可以直接在产品中使用[28]。本设计结合Multisim10对二阶有源滤波器进行了电路的设计和仿真，加深了对电子电路设计的理解，方便了应用。3.1.2OTA模块的创建Multisim为设计、仿真和布局完整的印刷电路板提供了一个集成的平台。高度灵活的数据库管理程序，使得为自定义原理图符号添加新的Spice仿真模型变得十分方便，该原理图符号可用于将精确的封装转换为布局。在Multisim中将上述改进型大线性范围的宽带CMOSOTA电路创建为自定义元器件，命名为OTA_2，如图3.1所示。OTA_2图3.1Multisim中创建的OTA模块Fig.3.1OTAmo

5、duleestablishinginMultisim3.2OTA-C双二次节电压转移函数滤波器的传输函数可以写成下面的有理多项式形式：(3.1)其中，s是复频率变量，n是滤波器的阶数。上式中多项式的系数，，…和，，…决定了滤波器的类型，如低通、高通、带通、带阻等，也决定了同类滤波器（如低通）的幅频与相频特性曲线的形状。传输函数的分子、分母都是s的二次多项式的滤波器叫双二次滤波器。传输函数可以写成下面的形式：(3.2)低通、高通、带通、带阻滤波器的传输函数只是上式的特例[14,29-33]。二阶低通滤波器传输函数的标准形式为：(3.3)二阶高通滤波器传输函数的标准形式为：(3

6、.4)二阶带通滤波器传输函数的标准形式为：(3.5)二阶带阻滤波器传输函数的标准形式为：(3.6)二阶全通滤波器传输函数的标准形式为：(3.7)双二次OTA-C滤波器的结构之一如图3.2所示。它由三个通路（分别加输入信号VA、VB、VC）和两个环路组成。VAVBVCVO②①图3.2双二次OTA-C滤波器结构Fig.3.2TworepeatedOTA-Cfilterstructure利用Mason法则，可以写出(3.8)这是一个双二次滤波器的特性公式。改变输入节点和接地点，可以实现不同的滤波功能：令，信号自A点输入，代入式3.8，可得：，是二阶低通滤波器函数；令，信号自B点输

7、入，代入式3.8，可得：，是二阶带通滤波器函数；令，信号自C点输入，代入式3.8，可得：，是二阶高通滤波器函数；令，将A，C两端相连作输入端，代入式3.8，可得：，是二阶带阻滤波器函数。3.3双OTA二阶滤波器设计3.3.1双OTA二阶滤波器应用原理图3.3双OTA二阶滤波器电路原理图Fig.3.3PairofOTAsecondorderfiltercircuit一种典型的双OTA二阶滤波器电路原理图如图3.3所示[14]。这个电路中包含两个OTA和两个电容，其中第一个OTA和电容组成理想积分器，第二个OTA和电容