第13卷第45期1998年3月郑州轻工业学院学报JOURNALOFZHENGZHOUINSTITUTEOFLIGHTINDUSTRY.13No.45VolMar.1998用开关电容电路技术实现的七阶椭圆函数滤波器Ξ孙向东王季方马司伟(郑州轻工业学院控制工程系郑州450002)ΞΞ摘要利用开关电容电路技术,提出了七阶椭圆函数滤波器的设计.在工作站上通过了.该设计有望成为集成电路芯片上的子系统.PSPICE程序的仿真设计关键词滤波器;椭圆函数;模拟集成电路;计算机辅助设计;开关电容中图分类号TN431110引言发送低通滤波器是组成发送信道的关键部件,整个发送信道的频率特性主要由它确定.为了得到准确而稳定的特性,笔者采用了开关电容滤波器,时钟频率为8MHz,用集成滤波器代替RLC滤波器,通过了电路设计与仿真设计,确定了该滤波器技术条件下电路元件参数的合理取值,在满足使用性能的基础上降低了对元件制造的要求.1技术要求及参数选择该低通滤波器的技术要求为:1)3dB截止频率为800kHz;2)在1MHz处衰减50dB;3)通带内纹波1dB以下;4)电路中运算放大器增益和带宽尽可能低,VI(S便于实现;5)开关频率尽可能低,便于实现.因此,选用七阶椭圆函数滤波器,能够满足要求.RLC原型电路见图1.归一化参数选择为Ξs=11236AdB=5618C3=11648C7=019391C4=017351L2=11239①L2C1②C3L4③L6C5④C7R0图1七阶RLC椭圆函数滤波器C1=11213C5=11450C2=011471C6=015211L4=018648L6=019163ΞΞΞ本文收到日期:1996204204男,37岁,讲师©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.・46・郑州轻工业学院学报1998年实参选择为R0=1k8C1=FC22Π×800000×1000C3=FC42Π×800000×1000C5=FC62Π×800000×1000C7=FL22Π×800000×1000L4=HL62Π×800000=====F2Π×800000×1000F2Π×800000×1000F2Π×800000×1000H2Π×800000H2Π×8000002公式推导根据上述原型电路,利用开关电容电路的灵活设计特性,构成仅由开关电容、运算放大器组成的滤波器,易于实现集成.其中,用电容积分器来代替电感积分器.其节电电压方程推导如下:“对节点①”I0-I2-SC1V1-SC2(V1-V2)=0即V1=2+C1+C2S(C1+C2)“对节点②”I2-I4-SC3V2-SC4(V2-V3)-SC2(V2-V1)=0即V2=1+3+C2+C3+C4C2+C3+C4S(C2+C3+C4)“对节点③”I4-I6-SC5V3-SC6(V3-V4)-SC4(V3-V2)=0即V3=2+4+C4+C5+C6C4+C5+C6S(C4+C5+C6)“对节点④”I6-I8-SC7V4-SC6(V4-V3)=0即V4=3+C6+C7S(C6+C7)′′为方便电路构成,令V2=-V2,V4=-V4则上述4式分别为′V1=-2+C1+C2S(C1+C2)V2′=-1-3+C2+C3+C4C2+C3+C4S(C2+C3+C4)′′V3=-2-4+C4+C5+C6C4+C5+C6S(C4+C5+C6)V4′=-3+C6+C7S(C6+C7)各电流的表达式为′′I0=I2==I4==-R0SL2SL2SL4SL4I6=SL6=SL6′I8==-R0R0′3构成开关电容滤波器开关电容电路图见图2.其参数确定如下:©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第45期孙向东等:用开关电容电路技术实现的七阶椭圆函数滤波器・47・V2=-V2V4=-V466V2(s)24157.55s55CsCsCsCCs55sCsCsCL2CL4CL6图2七阶椭圆函数滤波器的开关电容电路图1)电容参数(2Π×800000×1000)FC12=C1+C2=(11213+011471)(2Π×800000×1000)FC2=C2=011471(2Π×800000×1000)FC234=C2+C3+C4=(011471+11648+017351)(2Π×800000×1000)FC4=C4=017351(2Π×800000×1000)FC456=C4+C5+C6=(017351+11450+015211)(2Π×800000×1000)FC6=C6=015211(2Π×800000×1000)FC67=C6+C7=(015211+019391)2(2Π×800000×1000)FCL2=L2R0=112392(2Π×800000×1000)FCL4=L4R0=0186482(2Π×800000×1000)FCL6=L6R0=019163Cs=01125nF(开关电容值)2)开关频率采用输出与输出信号的时间差为Tc2,且占空比为50◊,fc=8MHz.4电路模型的分析及仿真4.1运算放大器子电路选C1=015pF,RA=0101k8,gmO=0.5,gmA=-1,CA=50nF,R0=1k8.则运算放大)MHz器的直流增益为5000,带宽为(1Π.©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.・48・郑州轻工业学院学报1998年4.2开关电容基本单元子电路开关电容基本单元及连续时间等效电路见图3.图3(d),3(e),3(f)分别为3(a),3(b),2sin3(c)的连续时间等效电路,C1=,C′=,R2=,122ΞCs2sin2sinR1=,R2′=-R2,R1′=ΞCs(cos-1)ΞCs(cos+1)22VI.CSVOV...