基於MOCCC II和OTA的頻率可調諧 多功能電流模式濾

0 引 言
電流傳送器自1968年問世以來，在模擬電路設計中應用十分廣泛，也在人們的關注下不斷發展，基於第二代電流傳送器CCⅡ(The Second Generation Current Conveyor)的電路方案層出不窮。然而，由於CCⅡ的X端存在寄生電阻，從而造成CCII的X端與Y端電壓跟蹤無法達到理想程度，導致了電路的傳輸函數產生誤差。1996年A．Fabre等人利用雙極型電晶體的線性互導(Translinear Loop)特性實現了電流控制傳送器CCCⅡ(Current Controlled Conveyor)，克服了CCⅡ的不足。CCCⅡ利用X端的寄生電阻受內部直流偏壓控制的特性，使CCCⅡ的應用延伸到電調節的領域。這樣使得CCCⅡ和OTA(Operational Transconductance Ampli-fier)一樣，元件本身能夠產生電阻效應，設計過程中減少了無源元件的使用，使電路結構變得簡單，而且提高了頻響降低了功耗。
運算跨導放大器OTA，輸入電壓控制輸出電流，開環增益是以S為量綱的跨導，可通過偏置電流對開環增益連續調節，頻帶寬、高頻性能好。這些性能優點遠遠超過了常規電壓型運算放大器。
隨著CCCⅡ以及OTA的提出，二者的優點越來越受到重視，由CCCⅡ構成的濾波器，以及OTA-C濾波器也有一些報導，然而，由CCCⅡ與OTA聯合構成的濾波器的報導尚不多見。本文提出了一種基於MOC-CCⅡ和OTA的電流模式濾波器，只需兩個MOCCCⅡ和一個OTA以及兩個接地電容元件，無須任何電阻元件，由於MOCCCⅡ和OTA均可通過偏置電流調節，採用二者聯合構成的電路，頻率可調諧的範圍更廣，電路具有設計簡單，靈敏度低和多功能濾波等優點，並且經過理論分析和模擬仿真，驗證了本文所提出的電路結構是正確的。

1 頻率可調諧多功能電流模式濾波器的設計
1．1 MOCCCⅡ器件的簡介
理想MOCCCⅡ的Y端和Z端阻抗為無窮大，其電路符號如圖1所示，埠特性如下：

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/188840.htm

式中：RX是X端的寄生電阻，其值為：RX=VT／(2IB)；VT為熱電壓，在常溫(T=300 K)下，VT△26 mV；IB為偏置電流，控制寄生電阻RX實現電可調性。

1．2 OTA器件的簡介
OTA因其跨導增益便於調節，線性控制範圍寬，電路結構簡單便於集成的優點，頗受重視，應用範圍很廣。
OTA的符號如圖2所示，在理想情況下，輸入輸出阻抗趨於無窮大，圖3為其理想模型。Vi+為同相輸入端，Vi-為反相輸入端，Io是輸出電流，IB是偏置電流。

OTA的傳輸特性為：

式中：Vid是差模輸入電壓；Gm是跨導增益。在常溫小信號下有：Gm=19．2IB。

2 提出的電路
2．1 電路原理
新的二階多功能濾波器如圖4所示。

多功能電流模式濾波器根據各MOCCCⅡ的理想埠特性，以及電路結構，可以得出電路各輸出埠的傳輸函數：

2．2 電路功能分析
選取不同的輸入端，在不同的輸出端可以獲得不同的濾波功能，而且將不同的輸出端進行組合也可以得到不同的濾波功能，真正地實現了多功能。具體實現如下：
(1)當選取Ii3=Ii，Ii1=0時，輸出端Io3可以實現全通功能：

(2)當選取Ii1=Ii3=Ii，Ii2=0時，輸出端Io2可以實現低通功能，Io1實現帶通功能，組合Io3與Io1實現帶阻功能：

(3)當選取Ii3=-Ii1=Ii，Ii2=0時，組合3個輸出端可以實現高通功能：

可見，濾波器的特徵頻率ωo可以通過電容C進行獨立調節。
2．3 靈敏度的分析
由ωo以及Q的式子，根據對數靈敏度的定義SXY=X/Y・eY/eX，可以求出特徵頻率ωo和品質因數Q相對電阻RX1，RX2和電容C1，C2的靈敏度，如表1所示。顯然，該電路具有很低的靈敏度。

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