有源RC带通滤波器设计方案样本.doc

有源RC带通滤波器设计方案一、需要关注指标：功能指标1.通带带宽(Bandwidth)滤波器通过截止信号频率界限，普通用绝对频率来表达，也可用中心频率和相对带宽等值来表达。带通滤波器，中心频率200KHz，带宽25KHz。2.通带纹波(PassbandRipple):把通带波动最高点和最低点差值作为衡量波动激烈限度参数，即是通带波纹。通带波纹导致对于不同频率信号放大增益倍数不同，也许输出信号波形失真。0？巴特沃斯，通带平坦。3.阻带抑制((StopbandRejection):即对不需要信号抑制能力，普通但愿尽量大，并在通带范畴内陡峭下降。普通取通带外与带宽为一定比值某一频率衰减值作为此项指标。？？4.通带增益(PassbandGain):有用信号通过能力。无源滤波器产生衰减，有源滤波器可以产生增益。？？5.群时延:定义为相位对频率微分，表征不同频率信号通过系统时相位差别。？？性能指标：运算放大器增益带宽积，GBW对于滤波器性能来讲，起到了至关重要作用。如果设计得到GBW较小不满足规定，则滤波器将在高屡屡段浮现增益尖峰。同步为了减少滤波器整体功耗，GBW又不能选用太大。依照当前业界对滤波器研究，这里咱们设定GBW为滤波器工作截止频率50倍。带通滤波器，中心频率200KHz，带宽25KHz=====》最高截止频率为212.5KHz=====》GBW至少10.625MHz。电流功耗，重要是单个运放功耗。示例：带宽为2MHz有源带通滤波器所采用运放，1.8V电源电压下，消耗电流为310uA，中频电压增益为65dB，增益带宽积GBW为160MHz，相位裕度为55度，驱动负载为100K欧，2pF。本项目电源电压3.3V，GBW至少10.625MHz，负载1M欧，10pF，相位裕度不不大于80，电流<250uA。共模电平,普通设立为电源电压一半。考虑到电源电压浮动，按最小电源电压一半设计，拟设计为1.5V。输入输出差分电压摆幅，最佳是满摆幅。噪声，来自电阻和运放，值得注意是，构成高阶滤波器各个Biquad位置放置不同，噪声也会不同，恰当时候也可以引进全通单元放第一级来抑制噪声(全通还被用来平衡群延时)。线性度，也是滤波器一种重要性能性指标，在模仿基带电路中，普通用THD总谐波失真来衡量，也有看输入1dB压缩点。稳定性，分两种，一种是涉及到振荡稳定性，需要仔细设计运放，并关注极点和稳定性圆关系来避免振荡；此外一种是随工艺和温度偏差带来频率偏移，需要片上自调谐电路来修正。二、设计环节：1.电路分析:依照所要实现系统指标、构造特点以及约束条件，来决定所采用滤波器类型、基本电路构造、传递函数类型以及阶数等基本参数。有源RC，ThomasBiquad，椭圆函数，4阶。2.曲线逼近抱负滤波器传播函数为矩形窗，而实际滤波器设计是由不同有理函数来逼近，均有一定滚降系数。阶数越大，窗口越陡峭。而不同滤波器函数则有不同特点，Butterworth有最佳带内平坦度，而Chebyshev则有较强阻带衰减。依照系统指标和选定逼近函数，得到详细传播函数。4阶巴特沃斯，传播函数：3.电路综合依照曲线逼近所得到传播函数，采用相应电路构造，计算相应元件参数。要注意系统中各种约束条件，以及器件非抱负性对函数曲线影响。运放设计：本项目电源电压3.3V，GBW至少10.625MHz，负载1M欧，10pF，相位裕度不不大于80，电流<250uA，共模电平1.5V。输入阻抗尽量大，输出阻抗尽量小。PMOS输入长处：不受sub影响，容易启动，容易做进DNW里，隔离噪声，但是稍微占面积。低通滤波器设计：频率搬移：自调谐系统设计滤波器中心频率和带宽决定于电路中用到电阻和电容数值，而集成电路在生产过程中元件也许会偏离设计值，误差可达到20%。为了获得一种精准频率响应曲线，相应自动频率调谐电路是必要选取。调谐系统工作原理是通过检测调谐系统中RC时间常数变化，来控制滤波器中RC时间常数。为了检测有效性，积分器中电阻和电容阵列类型都和滤波器中相似。如果调谐系统中RC常数和抱负值存在偏差，阐明滤波器中RC常数也存在偏差，从而可通过调谐系统，变化电容阵列控制码，最后使RC常数达到或最大限度地接近预期值。图6给出了调谐系统框图，重要由积分器、比较器及某些数字单元构成，并给出了电容阵列详细构成。滤波器中电容构成方式与此保持一致。由于恒跨导构造作用，可将参照电压Vref转换为电流:该电流通过电流镜复制到电容支路，在充电时钟来临后，对电容充电并达到积分效果，设一种周期内积分时间为Tint，则积分电压为:该电压和比较器参照电压Vref,进行比较，送出“1”或“0”判断信号，该信号随后被送入数字单元。数字单元重要电路涉及译码器和计数器，译码器将比较器输出“1”译为“00001"，将“0”译为“11111”(负1