基于MOCCⅡ和CCCⅡ的三输入单输出滤波器的设计

摘要：设计一种基于多输出电流传送器(MOCCⅡ)和电流控制传送器(CCCⅡ)的二阶电流模式多功能滤波器，其电路结构简单，通过选择不同的输入端口，可以实现低通、带通、高通的功能，无源元件全部接地，便于集成且与VLSI工艺兼容。所设计的电路具有很低的灵敏度，最后对该电路进行PSpice仿真分析，理论分析和计算机仿真结果相符，表明电路方案正确可行。

关键词：有源滤波器；多输出电流控制传送器；电流控制传送器；多功能滤波器

近年来，在连续时间滤波器的研究中，基于CCⅡ的电流模式滤波器因比电压模式滤波器具有更宽的信号频带，更好的线性度和更大的动态范围而倍受关注，各种不同类型的电流模式滤波器被大量担出，得到了广泛的研究，但由于CCⅡ的X端插件电感存在寄生电阻，所以导致基于CCⅡ的电路产生传输误差。基于此Fabre等利用双极型晶体贴片电感管线性互导特性实现电流控制电流传送器(Current Controlled ConveyorⅡ，CCCⅡ)，本文采用了CCCⅡ和在CCⅡ基础上采用交叉耦合电流镜实现多端输出的MOCCⅡ(M共模电感器ultiple Outputs Current ConveyorⅡ)组合设计成结构简单、多功能的二阶滤波器。

1 电路理论与设计

1．1 CC耦合电感器C Ⅱ-器件及端口特性

CCCⅡ-电路符号如图1所示。

它的理想端口特性为：

1．2 MOCCⅡ器件及端口特性

MOCCⅡ电路符号如图2所示。其理想端口特性为：

1．3 电路结构图实现

电路结构图实现如图3所示。

对图3进行分析，依MOCCⅡ和CCCⅡ的输出端口特性，可得如下方程组：

1．4 灵敏度分析

根据灵敏度的定义可得固有频率ω0和品质因数Q相对电阻和电容元件变化的灵敏度为：

由式(6)可知，笔者提出的电路中ω0和Q对电阻、电容的灵敏度均小于1，因而该电路具有无源灵敏度低的特点。

2 计算机仿真

为了证实电路的可行性，对图3所示电路图进行PSpice仿真模拟，MOCCⅡ和CCCⅡ-所用的PNP管用电感厂家Q2N722实现，NPN管用Q2N696实现，电源电压用2．5 V，令MOCCⅡ和CCCⅡ-的偏置电流均为±12．5μA，C1=C2=200 pF，输入交流5 A，R1=2 kΩ，仿真结果见图4～图6，从而证实所设计电路的可行性。

(1)当Ii1=Ii2=0，Ii3≠0时，实现低通功能。

(2)当Ii2=Ii3=0，Ii1≠0时，实现带通功能。

(3)当Ii1=Ii3=0，Ii2≠0时，实现高通功能：

3 结语

本文采用CCCⅡ-和MOCCⅡ为有源元件实现了具体电路，所设计的电流模式滤波器通过软件PSpice仿真，进一步验证了理论计算结论。该电路具有如下特点：电路结构非常简单；改变外部输入电流的接入数目可以实现低通、带通、高通多种滤波器功能；电路参数设计非常简单；所有无源元件均接地，便于集成。

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