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适合电流型信号处理的高品质因数带通滤波器
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High Quality Factor Band-Pass Filter
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■R.Yun
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模拟信号处理习惯上一直被视作以电压为主导的设计形式。但是，电压型处理会制约系统的动态范围。而且，对于线性操作而言还存在着信号输入范围受限的问题。解决这些问题的途径之一便是运用电压-电流信号转换。近期取得的相关进展为被称为电流型信号处理（CMP）的模拟设计开辟了新的空间。
人们提出了一种新颖的电流型二阶带通滤波器（BPF），它可以在继续采用标称元件值的情况下容易地提供高达100的品质因数。如此高品质因数的滤波器对于象通信接收机和图形均衡器显示这样的用途来说尤为重要。图1示出的这种电路提供了电流型双二次输出（用于Y1=sC1,
Y2=sC2, Y3=G3, Y4=1/sL）。终端W是电压缓冲输出端。如果需要的话，该电路还可经程序设计而成为一种高通滤波器或低通滤波器（见附表）。
Analog Devices公司的单片电流反馈型运算放大器AD844构成了该电路的核心（图2）。美国国家半导体公司采用双OTA实现的合成电感器LM13600被用于Y4
。这样做还有一个好处就是获得了电流可调滤波器特性。BPF的电流型传递函数的设计模型如下：
{I_{O}}\over{I_{IN}}=[{s({C_{1}}\over{C_{2}}) G_{3} L}\over{s_{2}+s({C_{1}+C_{2}}\over{C_{2}
G_{3} L})}+{1}\over{C_{2} L}]
Q={G_{3}(C_{2} C_{4})^{{1}\over{2}}}\over{g_{M}(C_{1}+C_{2})}
_{O}^{2}={g_{M}_^{2}}\over{(C_{2} C_{4})}
式中:L= C4/gM2,G3 =1/R3(IB1=IB2)
根据分析：
Q =（C2 C4）1/2/gM（C1+ C2）
02 = gM2/（C2 C4）
式中：gM为OTA的跨导（偏流的函数）。对于所示的偏置：
gM = IB/2VT （IB = 偏流）
由这些表达式可以看出，只需改变R3即可实现品质因数的独立控制。在1 5k 的范围内调整R3可获得20 100的品质因数。
在此Q值范围内，其他的电路参数为（ 0 = 50krad/sec， 即fc≈7.69kHz；L的模拟值为4H）：
C1=C2=0.1nF
gM =1m -1（@IB 50 A）
C4= 4 F
图3示出了三种Q值的试验结果。请注意在所有的场合中，当G3变化时，固有频率没有发生偏移，这进一步证实了品质因数可以独立控制。
(岳云译)
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