第5章 新型连续时间滤波器的分析与设计(放映)精品.ppt

通过前面的讨论，可以得出以下结论： (1) 通过在一个非线性二极管的前面接一个对数变换器、在二极管的后面接一个反对数变换器，可以消除系统的非线性，从而实现线性系统； (2) 将线性域滤波器中的电阻用具有一定偏置电流的二极管替换，就可以将线性域滤波器转换为对数域滤波器。偏置电流为Io的二极管所实现的电阻的阻值为R=Io/VT。这样实现的电阻具有电可调的优点，就是说，电阻的阻值可通过偏置电流Io进行调节； (3) 图5.58(b)所示对数域低通滤波器的截止频率由下式给出： 　　5.4 对数域滤波器 可见，滤波器的截止频率可通过偏置电流Io进行调节； (4)根据式（5.224）和VT=kT/q的关系可以看出，截止频率fc对随温度变化比较灵敏，它与绝对温度成正比。为此，在电流源中需要采用对称的温度补偿电路以减小温度对滤波器截止频率的影响； (4)由于二极管的指数特性很差，而晶体三极管的发射结的电压电流关系具有较好的指数特性，所以在对数域电路中一般都是将晶体三极管连接成二极管使用。 　　5.4 对数域滤波器 2. 二阶对数域滤波器 将上面所讨论的对数域滤波器的概念应用到实际的有源RC电路中，就可以得到相应的对数域滤波器。下面以Sallen-key滤波器为例说明这种方法的应用。 Sallen-key有源RC滤波器如图5.60(a)所示。所实现的对数域Sallen-key滤波器如图5.60(b)所示。 C1 vo vin (a) R1 R2 C2 v2 v1 (b) C1 D2 C2 D1 D3 D4 Io Io 　　5.4 对数域滤波器 该滤波器的实现和设计过程如下： (1)将电路图5.60(a)中的每一个电阻用一个偏置电流为Io的二极管代替，如图5.60(b)所示。图5.60(a)中电阻R1和R2在图5.60(b)中用偏置电流为Io的两个二极管D1和D2代替。 (2)设计一个电平移动级以补偿由二极管所引起的电压降。图5.60(b)中的二极管D1和D2上的压降用两个偏置电流为Io的二极管D3和D4进行补偿。 C1 vo vin (a) R1 R2 C2 v2 v1 (b) C1 D2 C2 D1 D3 D4 Io Io 　　5.4 对数域滤波器 C1 vo vin (a) R1 R2 C2 v2 v1 (b) C1 D2 C2 D1 D3 D4 Io Io (3)在替换以后的电路的输入端加一个对数压缩电路，在其输出端加一个指数扩展电路，就可以实现线性系统。 上面所介绍的综合方法是利用线性域的一个电阻和对数域的一个二极管的对应关系进行设计的。这种方法是对数域滤波器设计的理论基础，很适合于一阶滤波器的设计。但是，随着电路的复杂程度的增加，产生的误差项也会增大。因此，更精确的设计是利用线性域的积分器和对数域的积分器的对应关系进行设计的。 　　5.4 对数域滤波器 5.4.3对数域滤波器中的压缩和扩展电路 图5.63 对数压缩电路和指数扩展电路 　　5.4 对数域滤波器 5.4.5对数域滤波器中的积分器 (a) (b) 图5.66 对数域单元电路及其信号流图 　　5.4 对数域滤波器 C P ∑ Ki1 KiN 图5.67 对数域同相积分器 　　5.4 对数域滤波器 C P ∑ 1 -1 图5.68 对数域反相积分器 　　5.4 对数域滤波器 C 图5.69 对数域中的阻尼积分器 　　5.4 对数域滤波器 CCII组成的Sallen-key低通滤波器 (1)电路:由一个反相CCII两个电阻和两个电容组成 Z Y CCII - K X R1 C1 1 2 R2 C2 3 (2)节点方程: (3)CCII的关系方程: (4)转移函数: (1) ×(2),代入(4)(5)得: 5.3 基于电流传输器的滤波器 该电流转移函数与前面所讲的Sallen-key低通电路的电压转移函数完全相同,故该电路称为电流模式的Sallen-key低通电路. 由(3), (6), (7)得: 5.3 基于电流传输器的滤波器 2.CCII组成的多功能滤波器 (1)电路:由一个反相CCII一个电压跟随器3个电阻和两个电容组成 Z X CCII - K Y 2 3 C2 4 R1 1 R2 R3 C1 (2)节点方程: 5.3 基于电流传输器的滤波器 (3)CCII的关系方程: 5.3 基于电流传输器的滤波器 5.3 基于电流传输器的滤波器 (4)转移函数: 5.4 对数域滤波器的分析与设计 对于很多实际的电子系统，我们都希望输入和输出之间的关系是线性的。可是，我们用来组成电路的基本器件例如晶体管的自然特性却是非线性的。其中，双极型