開關(guān)電容低通濾波器的設(shè)計

作者：時間：2012-06-25 來源：網(wǎng)絡(luò)

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3 電路中電容值的計算
根據(jù)公式(5)計算電路中的電容值，使用動態(tài)范圍定標技術(shù)對每個運放的輸出電壓幅值進行縮放，使得所有運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)，計算這個狀態(tài)下每個內(nèi)部運放的輸出電壓，然后將連接到每個運放輸出接點的所有電容乘以相應(yīng)運放的輸出電壓值，然后將對連接到每個運放輸入端的所有電容進行最小化或縮放，使其中的最小電容(非零值)歸一化為1，對系統(tǒng)中所有運放依次重復(fù)這個處理步驟，得到定標后的電容值。

本文引用地址：http://m.ptau.cn/article/186170.htm

文中模擬仿真實現(xiàn)時所用的運放為理想運放，輸出峰值無上限，因此定標過程對連接到每個運放輸入端的電容進行縮放，由設(shè)計目標知最小電容為0．5 pF，可得到定標后的電容值在表2中列出。

4 仿真結(jié)果
用Hspice軟件對設(shè)計的開關(guān)電容低通濾波器進行仿真，圖3為文中設(shè)計的開關(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)計目標。

為了更好地驗證設(shè)計出的低通開關(guān)電容濾波器在實際濾波應(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，檢驗電路的濾波效果。

在圖4中，上圖輸入信號帶有高頻分量，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)計出的濾波器能很好地實際應(yīng)用于信號處理。

5 結(jié)論
傳統(tǒng)的有源RC濾波器電路易于實現(xiàn)，能處理高頻信號，是實際應(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)實現(xiàn)低通濾波器的設(shè)計，提出了一種雙二階級聯(lián)的六階開關(guān)電容低通濾波器，較好地實現(xiàn)了低頻信號的濾波，滿足設(shè)計指標的要求。