1 引 言

A.Fabre等提出的電流控制傳送器(CCCII)，克服了電流傳送器(CCII)的X端存在的寄生電阻導致的基于CCII電路產生的傳輸函數的誤差。同時，與OTA相比，對于同一偏置電流，CCCII的電導Gx比OTA的跨導Gm大4倍，因而提高了頻響，降低了功耗，且電路結構簡單，受到了國內外學者的高度重視。基于CCCII的二階濾波器及高階濾波器不斷提出，但對高階多功能電流模式濾波器的研究還明顯不足。

本文基于梅森信號流圖理論，討論了n階濾波器的信號流圖設計方法，成功設計出了一種新穎的基于CCCII和MOCCCII實現的n階多功能濾波器電路模型，該電路能實現低通、高通和帶通濾波功能。該電路結構簡單，含有最少的元件，且電路中所有電容均接地，易于集成。

2 電路理論與設計方法

2.1 CCCII簡介

Fabre等提出的CCCII+實現原理及電路如圖1(a)所示，電路符號如圖1(b)所示，其端口傳輸特性為：

Rx為經X端的寄生電阻，。可見，Rx受偏置電流IB的控制。


 

多端輸出MOCCCII是在CCCII的基礎上用電流復制的方法得以實現，他能等比例地輸出多個電流，其理想端口特性為：
 

2.2 電路實現

設基于電流模式n階低通、高通、帶通濾波器的傳遞函數的一般表達式為：

根據梅森信號流圖思想，式(4)可由n條反饋通路和1條前向通路構成，并得信號流圖如圖2所示。

 

根據信號流圖，可利用CCCII實現積分器和比例放大器，用MOCCCII多端輸出實現反饋，形成電路，如圖3所示。

 

為了實現MOCCCII的反饋作用，必須設計R2，使得R2等于MOCCCII的寄生電阻Rx0，即：

R2=Rx0

第n+1個CCCII的作用是實現比例放大，通過調節R1和其寄生電阻Rx的比值，可實現對增益的調節。當bi=ai時，圖3中的Iin可直接連接至CCCII的輸入端。

對比式(3)與圖3，不難看出有下列參數關系：

其中：Rxj為第j個CCCII X端的寄生電阻。

從式(3)可以看出，適當選擇電流輸入端，能實現不同功能的濾波器。

(1) 低通：取i=0，即電流從第一個CCCII輸入端輸入。

(2) 高通：取i=n，即電流從MOCCCII的輸入端輸入。

(3) 帶通：當n為偶數時，取i=n／2；當n為奇數時，取i=(n±1)／2，即電流從第i+1個CCCII輸入端輸入。

3 設計實例與計算機仿真

為說明本文所提方法的可行性，對最平坦型Butter-worth截止頻率為500 kHz的4階低通、高通、帶通濾波器進行設計。經分析取R1=R2=Rx1=Rx2=Rx3=Rx4=Rx0=1 kΩ，C1=832.169 7 pF，G2=416.1011 pF，C3=243.751 7 pF，G4=121.879 6 pF，其仿真結果如圖4所示。

作者還對該電路的2，4，6階截止頻率為500 kHz的巴特沃茲低通濾波器進行了PSpice仿真，結果如圖5所示，由此可以看出，隨著階數的增高，過渡帶減小，幅頻特性越好。

 

4 結 語

本文基于梅森信號流圖理論，討論了n階多功能CCCII濾波器的信號流圖設計方法，成功地設計出了一種新穎的基于CCCII實現的n階多功能濾波器電路模型，該電路有如下優點：

(1) 設計方法簡單；

(2) 通過選擇不同的輸入點，便可實現低通、帶通、高通的濾波功能；

(3) 含有最少的元件(n或n+1個CCCII，一個MOC-CCII，n個電容，1個或2個電阻)；

(4) 通過對CCCII偏置電流的控制，可實現濾波器的極點角頻率的電調諧；

(5) 所有的電容均接地，易于集成。