模拟滤波器的设计课件.ppt

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1、第2章有源滤波器的设计2.1模拟有源滤波器1.描述滤波器的动态特性的有3种形式：（1）单位冲激响应：x(t)=δ(t)，y(t)=h(t)（2）传递函数（3）频率特性2．滤波器的种类有源滤波器按幅频特性可分为低通、高通、带通和带阻4种类型。低通高通带通带阻3．滤波器的阶数和特性巴特沃思：通带内幅频曲线的幅度平坦，最平幅度逼近，相移与频率的关系不是很线性的，阶跃响应有过冲。切比雪夫：下降最陡，但通带之间幅频曲线有波纹。贝塞尔：相移和频率之间有良好的线性关系，阶跃响应过冲小，但幅频曲线的下降陡度较差。波形比较4．滤波器的电

2、路结构无限增益多重反馈滤波器电路电压控制电压源（VCVS）电路5.典型滤波器的设计例2.1-1二阶无限增益多重反馈低通滤波器的设计。假设滤波器的通带增益A0＝1，截止频率fC=3.4kHz，Q为0.707。电路结构传递函数参看教材2.2开关电容滤波器模拟集成电路新技术(NewAnalogICTechnologies)   模拟集成电路飞速发展，使用MOS器件的模拟集成电路逐渐成为主流。MOS器件具有尺寸小、功耗低等优点，特别是它可以兼容数字电路的主流工艺。   采用数字工艺实现模拟功能：滤波中的开关电容技术和数据转

3、换中的∑-△技术连续时间系统和离散时间系统方框代表一个系统，该系统可以是线性的或非线性的，也可以是处理连续时间（模拟）信号的连续时间系统或处理离散信号的离散时间系统。模拟电子系统就是典型的连续时间系统。数字电子系统就是典型的离散时间系统。抽样数据处理系统连续信号在离散瞬时间nT（n=0，1，2，…）下抽样就得到抽样数据信号，用x=(nT)表示，T为抽样周期。抽样数据处理系统：处理抽样数据信号的系统称为抽样数据处理系统。抽样数据输入和输出信号通常表示成离散变量nT的函数。x=x(nT)，y=y(nT)抽样数据信号只在离散

4、瞬时改变，因此，属于离散时间系统。抽样数据电路抽样数据电路处理的是抽样信号，即时间离散而幅度连续的信号，它是一种离散时间电路，所以其基本单元与数字电路类似，但因它所处理的信号没有量化，所以不会产生量化噪声。抽样数据电路主要有三种类型：电荷耦合器件（CCD，ChargeCoupledDevice）开关电容电路（SC，SwitchedCapacitorCircuits）开关电流电路（SI，SwitchedCurrentCircuits）1.开关电容电路开关电容由两个MOS开关和MOS电容组成。Φ1和Φ1是不重叠的两相时钟脉

5、冲，因此两只MOS管轮流导通。用开关电容来模仿电阻开关电容相当于一个电阻原理分析:在t=(n-1)TC时刻，开关打在左边，电容充电至v1(t)，其充电量为qC(t)=Cv1[(n-1)TC]在(n-1/2)TC时刻，开关打在右边，电容放电至v2(t)，电容上电量为 qC(t)=qC[(n-1/2)TC]=Cv2[(n-1/2)TC]在每一个时钟周期TC内，电容上电荷的变化量为从近似平均的角度看，可以把一个TC内由v1(t)送往v2(t)的ΔqC(t)等效为一个平均电流iC(t)，其大小为：因为时钟脉冲周期TC远远小于v

6、1(t)和v2(t)的周期，故在TC内可认为v1(t)和2(t)v2(t)是恒值。开关电容能模拟成电阻，解决了模拟集成电路制造中的一个关键问题。因为在集成电路制造过程中，电阻常常受到容差和热漂移所困扰，而且要占据昂贵的芯片面积。2.开关电容积分器模拟积分器用开关电容代替积分器中的电阻当ωC>>ω时,由vI流向求和节点的电流就可以认为是连续的。结论电路中没有电阻。特征频率ω0取决于电容比值，采用现有的技术，很容易就可以达到低至0.1%的比值容差。特征频率ω0与时钟频率fc成比例，表明开关电容必然是可编程的。改变会在频谱图

7、上使响应上移或下移。另一方面，如果需要一个固定和稳定的特征频率fC，则可用一石英晶体振荡器来产生fC。有源双二阶滤波器3.单片集成滤波器单片集成滤波器大都是SCF。原因是它的时间常数取决于电容化集成工艺，可实现高精度和高稳定度的电容比。单片集成SCF较具代表性的产品主要有美国LinearTechnology（凌特）公司生产的通用型（可组合为低通、带通、高通等）和低通SCF两类。通用型SCF主要有：LTC1059（2阶）、LTC1060（4阶）、LTC1061（6阶）、LTC1064（8阶）等。低通SCF主要有：LTC1

8、062/1063（5阶）、LTC1064（8阶）。TL14巴特沃斯四阶低通开关电容滤波器（1）低成本、易用；（2）滤波器的截止频率取决于外部时钟频率；（3）截止频率范围从0.1Hz至30kHz。fc=fCLOCK/100