開關(guān)電容低通濾波器的設(shè)計(jì)
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3 電路中電容值的計(jì)算
根據(jù)公式(5)計(jì)算電路中的電容值，使用動(dòng)態(tài)范圍定標(biāo)技術(shù)對每個(gè)運(yùn)放的輸出電壓幅值進(jìn)行縮放，使得所有運(yùn)放能夠在同樣的輸入電平下飽和，從而開關(guān)電容濾波器能夠在盡可能大的輸入動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)工作。具體方法是：增大輸入電壓Vi直到濾波器的輸出處于臨界飽和狀態(tài)，計(jì)算這個(gè)狀態(tài)下每個(gè)內(nèi)部運(yùn)放的輸出電壓，然后將連接到每個(gè)運(yùn)放輸出接點(diǎn)的所有電容乘以相應(yīng)運(yùn)放的輸出電壓值，然后將對連接到每個(gè)運(yùn)放輸入端的所有電容進(jìn)行最小化或縮放，使其中的最小電容(非零值)歸一化為1，對系統(tǒng)中所有運(yùn)放依次重復(fù)這個(gè)處理步驟，得到定標(biāo)后的電容值。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/186170.htm
文中模擬仿真實(shí)現(xiàn)時(shí)所用的運(yùn)放為理想運(yùn)放，輸出峰值無上限，因此定標(biāo)過程對連接到每個(gè)運(yùn)放輸入端的電容進(jìn)行縮放，由設(shè)計(jì)目標(biāo)知最小電容為0．5 pF，可得到定標(biāo)后的電容值在表2中列出。
4 仿真結(jié)果
用Hspice軟件對設(shè)計(jì)的開關(guān)電容低通濾波器進(jìn)行仿真，圖3為文中設(shè)計(jì)的開關(guān)電容低通濾波器的幅頻特性及相頻特性。由圖中可以看出截止頻率為20 kHz左右，且通帶內(nèi)波紋不明顯，衰減明顯，滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)。
為了更好地驗(yàn)證設(shè)計(jì)出的低通開關(guān)電容濾波器在實(shí)際濾波應(yīng)用中的性能，文中給輸入端加帶有高頻分量的磁通門探頭信號(hào)，檢驗(yàn)電路的濾波效果。
在圖4中，上圖輸入信號(hào)帶有高頻分量，波形不光滑多處呈鋸齒狀，這些是高頻分量疊加干擾的結(jié)果。下圖為濾波器的輸出波形：圖中波形光滑，無鋸齒狀部分，說明設(shè)計(jì)出的濾波器能很好地實(shí)際應(yīng)用于信號(hào)處理。
5 結(jié)論
傳統(tǒng)的有源RC濾波器電路易于實(shí)現(xiàn)，能處理高頻信號(hào)，是實(shí)際應(yīng)用中的經(jīng)典電路。但是它不易集成，不適用于大規(guī)模集成的要求。本文采用相對成熟的開關(guān)電容技術(shù)實(shí)現(xiàn)低通濾波器的設(shè)計(jì)，提出了一種雙二階級(jí)聯(lián)的六階開關(guān)電容低通濾波器，較好地實(shí)現(xiàn)了低頻信號(hào)的濾波，滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。
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評(píng)論