0 引 言

　　近些年來,，電流模式電路引起了學(xué)術(shù)界的濃厚興趣，其中電流控制第二代電流傳送器(CCCII)和跨導(dǎo)運(yùn)算放大器(OTA)作為電流模式信號(hào)處理中的基本有源器件,，在連續(xù)時(shí)間濾波器中得到了廣泛應(yīng)用,。因而大量有關(guān)采用跨導(dǎo)運(yùn)算放大器(OTA)和電流控制第二代電流傳輸器(CCCII±)構(gòu)成的電流模式濾波器的文獻(xiàn)不斷見諸報(bào)道。

　　跨導(dǎo)運(yùn)算放大器是一種電壓控制的電流源器件,，該器件電路結(jié)構(gòu)簡單,，高頻性能好，很適合實(shí)現(xiàn)全集成連續(xù)時(shí)間濾波器,。另外,，第二代電流控制傳輸器CCCII除了具有上述各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)外，尤其適合在高頻和高速信號(hào)領(lǐng)域中應(yīng)用,。此外,，電路中具有本質(zhì)電阻(Intrinsic Re-sistance)的特點(diǎn)，使得由它設(shè)計(jì)的電路更具彈性,。因而關(guān)于OTA與CCC相結(jié)合的電路設(shè)計(jì)也受到廣大研究人員的高度重視,。

　　在此，提出使用一個(gè)MO-CCC,，兩個(gè)MO-OTAS和三個(gè)接地電容所組成的電流模式通用濾波器,。該設(shè)計(jì)相對(duì)于以往的一些電路而言，不僅所有電容全部接地利于集成,，而且中心頻率和品質(zhì)因數(shù)獨(dú)立可調(diào),。針對(duì)所提電路進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果表明所提出的二階電流模式濾波器電路方案的正確性,。

　　1 MO—OTAS和CCCII士簡介

　　跨導(dǎo)運(yùn)算放大器CCCII士和電流傳輸器MO-OTAS電路符號(hào)及原理如圖1,，圖2所示。

　　由圖2可知,，理想的()TA的傳輸特性是：

　　式中：Io是輸出電流,；Vd是差模輸入電壓,；gm是開環(huán)增益，稱為跨導(dǎo)增益,，它是外部控制電流Ib的函數(shù),。CCCII±的端口特性由下列混合矩陣方程給出：

　　式中：Rx是X端的輸入電阻，由偏置電流Ib控制,，關(guān)系式為RX=VT／2Ib，在T=300 K的常溫下VT=26 mV,。

　　2 電路分析

　　一種將MO-OTAS和CCCII±相結(jié)合所得到的雙二階濾波器如圖3所示,。其中，Iin為輸入電流,；Ilp,，Ihp，Ibp分別為低通,、高通,、帶通輸出函數(shù)。該電路的有源器件在輸入端輸入信號(hào)時(shí),，在輸出端通過電流鏡技術(shù)可以獲得多個(gè)輸出,，而且由于輸出端的高阻抗，可以將各個(gè)輸出端任意組合而得到二階陷波和全通函數(shù),。

　　由MO-OTAS和CCCII±的端口特性,，經(jīng)電路分析得到如下的電流傳輸函數(shù)：

　　并且通過低通與高通的線性組合可得到帶阻如下：

　　式中：D(K)=S2+S(gm1／C1)+gm2／(C1C2RX)

　　將上式通過變換可得如下函數(shù)：

　　式中：參數(shù)ω0和Q由下式表達(dá)：

　　為了簡化分析式(8)，式(9),，這里假設(shè)gm1=gm2=gm,，而且C2=C3=C，當(dāng)調(diào)節(jié)C1或gm1的數(shù)值時(shí),，可以看見Q在隨其變化,，而ω0仍然保持不變?？梢?，濾波器的特征頻率和品質(zhì)因數(shù)可以獨(dú)立進(jìn)行調(diào)節(jié)。

　　3 靈敏度分析

　　根據(jù)靈敏度計(jì)算公式得到的中心頻率ω0和品質(zhì)因數(shù)Q相對(duì)于電路中的各元件(RX,，C1,，C2，Gm)的靈敏度如表1所示,。

　　4 實(shí)例設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)仿真

　　為了驗(yàn)證上述所提出電路方案的正確性,，對(duì)圖3電路方案進(jìn)行了HSpice仿真，并與理論值相比較,。使電路元器件符合設(shè)計(jì)的電路要求,，在模型MO—OTAS和DO-CCII的基礎(chǔ)上,，修改了其電路圖，如圖4所示,。

　　為了實(shí)現(xiàn)上述電路功能,，設(shè)置CCCII±中的偏置電流Ibi=6．0μA，偏置電壓VDD=-VSS=1．85 V,，PMOS的寬和長分別為W=3μm,，L=2μm；NMOS的寬和長分別為W=3μm,，L=4μm,。

　　設(shè)置OTA中的偏置電流Ibp=5．5μA，偏置電壓VDD=-VSS=1．85 V,，PMOS與NMOS的寬長是W=4 μm,，L=2μm。

　　作為一個(gè)設(shè)計(jì)例子,，將低通,、高通、帶通,、帶阻和全通的中心頻率設(shè)置為10 kHz,，設(shè)置電路電容為C1=C2=C3=10-9F，仿真結(jié)果如圖5,、圖6所示,。其中，圖5為低通,、高通,、帶通、帶阻波形,。圖6為調(diào)節(jié)CCCII中偏置電流Ibi,，使其分別為3μA，6μA,，12μA,，24μA下所得到的低通波形圖像。

　　由表1,，表2可以看出,，改變電路品質(zhì)因數(shù)Q的值，可以通過兩種方法實(shí)現(xiàn),，即調(diào)節(jié)電路和改變硬件,。對(duì)于電路的調(diào)節(jié)，可以給定C1=C2=C3=1×10-9F，只需調(diào)節(jié)OTA1的偏置電流,，進(jìn)而改變跨導(dǎo)的大小,，以此表達(dá)改變品質(zhì)因數(shù)的目的。另外一種是通過改變C1的大小來改變品質(zhì)因數(shù),。圖7,，圖8分別以帶通和帶阻來實(shí)現(xiàn)上述功能。

　　5 結(jié) 語

　　這里提出一種新穎的MO-OTAS和CCCII相結(jié)合的二階多功能電流模式濾波器,，所設(shè)計(jì)的濾波器頻率可調(diào),，只需適當(dāng)調(diào)節(jié)CCCII的偏置電流，即可達(dá)到調(diào)節(jié)CCCII內(nèi)部電阻RX,，使得濾波器的調(diào)諧能力大大提高,。另外，還提出了兩種改變品質(zhì)因數(shù)的方法,，通過實(shí)驗(yàn)證明了中心頻率與品質(zhì)因數(shù)之間的相互獨(dú)立性，而且由于沒有使用浮地電容,，便于實(shí)現(xiàn)集成,。且ω0，Q對(duì)無源元件靈敏度低,。仿真結(jié)果驗(yàn)證了它在較寬的頻率范圍內(nèi)表現(xiàn)良好,。