电流模式RLC梯形滤波器的设计与改进

0 引言

在模拟电路中，人们一般习惯于采用电压作为信号变量，并通过处理电压信号来决定电路的功能，这种方式也同时促进了电压模式电路的诞生和发展。近年来，以电流为信号变量的电路在信号处理中的巨大潜在优势逐渐被认识并被挖掘出来，同时也促进了电流模式电路的发展。电流模式电路在速度、带宽、动态范围等方面获得更加优良的性能，将把现代集成电路推进到一个新的阶段。

RLC无源滤波器在分立元件滤波器中占有重要地位，其理论成熟，而且有大量的图表可以用，尤其是跳蛙结构，它不仅具有通带灵敏度低的优点，而且对寄生电容不敏感。电流差分缓冲放大器非常适合电流模式以及连续时间滤波器的设计，因此，本文提出了电流模式下基于CD-BA的梯形结构的滤波器设计及其改进方案。

1 梯形滤波器设计

无源RLC梯形滤波器的普遍结构如图1所示。其中串联臂支路用导纳Y表示，并联臂支路用阻抗Z表示。该网络的电流和电压方程如下：

根据图1所示的网络结构，电流模式的五阶切比雪夫梯形滤波器的设计电路及其仿真图如图2所示。

2 基于CDBA的梯形滤波器设计

电流差分缓冲放大器是一种新的有源器件，它具有一些独特的优点，比如：简单的电路结构，高的回转率和宽的带宽等，比较适合工作在电流模式下。因此，利用其端口的特性，可设计出性能更好的梯形结构的滤波器。

2．1 电流差分缓冲放大电路

电流差分缓冲放大器是四端口的有源器件。

其电流传输矩阵为：

从传输矩阵中可以看出，电流缓冲放大器各个端口电压和电流的关系，各种电路都可根据这种关系来进行设计。

2．2 CDBA在梯形滤波器中的应用

在图2所示的五阶切比雪夫滤波器的基础上引入CDBA模块，再通过各个CDBA模块的级联，笔者设计出了如图4所示的改进型五阶切比雪夫低通滤波的电路图。

通常来讲，滤波器为几阶，就需要加入几个CDBA模块，从图4所示的电路图中可以看出，五阶滤波器引入了五个CDBA模块，从而证明了这一点。

在电路图中。原切比雪夫滤波器中的原件都已做了标注，另外，新电路中还加入了几个阻值为l kΩ的电阻。

3 仿真结果分析

对本文所设计的滤波器电路进行仿真，可以得出如图5所示的仿真结果。从图5可以看出，其滤波器的特性曲线在通带内比图2中的更加平坦，也更趋近于理论结果。

4 结束语

本文提出了利用CDBA设计五阶切比雪夫低通滤波器的电流模方法，仿真结果证明，本设计的五阶切比雪夫低通滤波器具有一定的可行性和精确性，因而对集成电路的设计具有一定的意义。