基于ＭＯＣＣＣⅡ－Ｃ的二階多功能電流模式濾波器

摘 要：提出了一種基于第二代電流控制傳輸器(CCCⅡ)的電流模式濾波器。電路由2個第二代多輸出電流控制傳輸器(MOCCCⅡs)和2個接地電容構成，通過選擇不同的輸出端口可以實現高通、帶通、低通、帶阻、全通的功能。調整MOCCCⅡs的偏置電流和電容值可以改變特征參數，產生的電路具有很低的靈敏度。最后對引入的MOCCCⅡ及提出的電路進行PSpice仿真。

關鍵詞：第二代電流控制傳輸器；電流模式；濾波器；電流傳輸器

中圖分類號：TN713 文獻標識碼：B 文章編號：1004373X(2008)1714303

Second-order Universal Current Mode Filter Based on MOCCCⅡ-C

LIN Xin，JIANG Jinguang

(Global Navigation Satellite System Research Center，Wuhan University，Wuhan，430079，China)

Abstract：This paper presents a realization of novel current-mode biquad using Second Generation Current Controlled Conveyors (CCCIIs).The circuit is constructed with 2 multiple current output CCCIIs (MO-CCCIIs) and 2 grounded capacitors.The biquad can realize high-pass，band-pass，low-pass，band-stop and all-pass filter characteristics by suitably choosing the current output branches.The characteristic parameters can also be set orthogonally through adjusting the bias currents of the MO-CCCIIs and the grounded capacitors.The biquad enjoys very low sensitivities with respect to the circuit elements.An example is given together with simulated results by PSpice.

Keywords：second generation current controlled conveyor;current-mode;filter;current conveyor

1 引 言

自電流傳輸器問世以來，電流模式濾波器因具有電路結構簡單、功耗低、工作電壓低、線性度好等優點而得到廣大模擬電路設計者的關注，第二代電流傳輸器CCⅡ(The Second Generation Current Conveyor)的電流模式濾波器不斷被提出^［1，2］。但CCⅡ(包括MOCCⅡ，多段輸出第二代電流傳輸器)存在2個不足：

(1) 由于CCⅡ的x端存在1個寄生電阻，使得y端到x端的電壓傳輸產生較大的誤差，從而導致傳遞函數產生誤差；

(2) 不具有電控性，即不能通過外加偏置電流或電壓來調整CCⅡ的參數，從而使得濾波器不具有電控性^［3-5］。

CCCⅡ是法國學者Fabre于1996年在CCⅡ電路基礎上提出來的。它除了具有CCⅡ的優點(動態范圍大、線性度好、功耗低、頻帶寬)外，還克服CCⅡ的上述兩個不足，且基于CCCⅡ的濾波器不含外加電阻，便于集成^［6-10］。由CCCⅡ可以構成多種形式的模擬電路，如濾波器、放大器及振蕩器等。由于CCCⅡ的電控性，使得基于CCCⅡ的濾波器及振蕩器的參數可以通過外接電流或電壓進行調節^［11］。

由于CCCⅡ僅含有單端或雙端輸出，用它設計電路時存在不足，不便于兼顧電流輸出與反饋，從而使電路結構較為復雜。為此，本文在CCCⅡ的基礎上引入了MOCCCⅡ(多端輸出的電流控制第二代電流傳輸器)電路，提出了基于MOCCCⅡ的二階多功能電流模式濾波器，可以實現高通，帶通，低通，帶阻，全通功能。文中給出了電路的仿真結果和理論計算，驗證了設計的正確性。

2 電路描述

圖1所示為MOCCCⅡ的電路符號。

圖1 MOCCCⅡ的電路符號MOCCCⅡ的端口特性如下矩陣：Vx

圖2為所設計濾波器電路，該電路由2個MOCCCⅡ和2個接地電容構成。

圖2 二階多功能電流模式濾波器電路由端口特性，可得電路3個輸出端口的傳輸特性方程：

5種濾波功能可以分別通過選擇不同的端口來實現。

3 靈敏度分析

根據靈敏度的定義：SYX=XY×YX得到的中心頻率ω0和品質因素Q相對于電路元件(Rx1，Rx2，C₁和C₂)的靈敏度如表1，靈敏度不隨電路元件參數變化。

表1 電路元件靈敏度

XRx1Rx2C₁C₂Sω0x-0.5-0.5-0.5-0.5SQx0.5-0.5-0.5-0.5

如表1所示，中心頻率ω0和品質因素Q相對于電路元件的靈敏度很低。

4 設計舉例

為了驗證理論分析的正確性，用PSpice工具來仿真實際電路，并與理論值相比較。

作為實現電路特性的例子取中心頻率f0(=ω0/2π)=1 MHz，Q=1.0。

圖3 MOCCCⅡ+/--圖4 MOCCCⅡ+/-用CMOS構成的MOCCCⅡ做PSpice仿真的宏觀模型圖如圖3，圖4所示；設定其中的偏置電流Ibi(i=1，2)=6.0 μA，C₁=C₂=6 pF，偏置電壓VDD=-VSS=1.85 V，Iin=1 μA，PMOS的寬長是W=3 μm，L=2 μm；NMOS的寬長是W=3 μm，L=4 μm。

用PSpice仿真，其仿真結果，幅頻和相頻曲線圖如圖5所示。他在很寬的頻率范圍內都有

提出了一種新穎的基于MOCCCⅡ-C的二階多功能電流模式濾波器。驗證了該電路能通過選擇不同的輸出端電流實現高通，帶通，低通，帶阻，全通5種功能，特性參數可以通過偏置電流和接地電容進行調節，而且具有很低的靈敏度，仿真結果驗證了在較寬的頻率范圍內表現良好，電路結構容易用CMOS技術集成。

參 考 文 獻

［1］李志軍，王春華，魯光德.基于MOCCCⅡ-C的n階通用電流模式濾波器［J］.微電子學與計算機，2006，23(8):88-90.

［2］王春華，李勁，李仁發.基于MOCCCⅡ電流模式二階濾波器的系統設計［J］.安徽大學學報:自然科學版，2005，29(6):35-39.

［3］李志軍，王春華，王仕果.基于MOCCCⅡ-C的n階電流模式濾波器［J］.固體電子學研究與進展，2006，26(2):247-250.

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［5］王春華.MOCCCⅡ-C跳耦結構電流模式濾波器［J］.湘潭大學自然科學學報，2005，27(2):123-127.

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作者簡介 林 鑫 男，1983年出生，湖北武漢人，碩士研究生。主要研究方向為射頻集成電路設計，電源管理。

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