頻率可自動(dòng)調節的高線(xiàn)性度低通濾波器設計

　　從這個(gè)傳輸函數可以看出， 它的線(xiàn)性度依賴(lài)于電阻R2/R1的相對比值。式子的右邊形成了T/T+1的形式， 這就意味著(zhù)由于MOS管所引入的非線(xiàn)性位于反饋環(huán)路的里面， 環(huán)路增益T=A (R1||ZX)/(R1||ZX+R2) 在濾波器的帶寬內有效減小了MOS管的Vds， 從而提高了線(xiàn)性度。但是， 這種線(xiàn)性度的提高會(huì )隨著(zhù)輸入頻率的增加而減弱。當輸入信號頻率到達濾波器的截止頻率時(shí)， 環(huán)路增益T將變成單位1， 從而失去提高線(xiàn)性度的作用。

　　2.2 自動(dòng)調節電路

　　本文所設計的自動(dòng)調節電路利用開(kāi)關(guān)電容來(lái)實(shí)現精確時(shí)間常數的控制， 從而實(shí)現一個(gè)主從結構的自動(dòng)調節網(wǎng)絡(luò )。其結構如圖4所示。圖4上面的部分左邊是連續時(shí)間通路和開(kāi)關(guān)電容通路， 連續時(shí)間通路的時(shí)間常數是ReqCint， 開(kāi)關(guān)電容通路的時(shí)間常數是Cint/fclkC1。兩個(gè)時(shí)間常數的差會(huì )反映成積分器的輸出端電壓， 這個(gè)電壓通過(guò)右面的電路可形成電流舵MOS管的控制電壓Vc+和Vc-，從而改變連續時(shí)間通路的時(shí)間常數。當平衡時(shí)，Req=1/fclkC1。圖4下面的部分用來(lái)確定電流舵MOS管控制電壓的共模部分?？刂齐妷旱墓材cm是由電壓的比例常數F來(lái)確定的。在整個(gè)環(huán)路中， 要設計一個(gè)大的時(shí)間常數RpCp并使其成為環(huán)路的主極點(diǎn)， 以穩定整個(gè)環(huán)路。

圖4 頻率調節電路圖

　　2.3 濾波器結構

　　根據電力網(wǎng)載波通信系統對濾波器的指標要求， 結合線(xiàn)性度提高技術(shù)和自動(dòng)調節技術(shù)， 本文所設計的四階切比雪夫Ⅰ型低通濾波器的結構如圖5所示。圖中帶交叉箭頭的盒子代表電流舵MOS管組成的可變電阻。該電路在設計時(shí)同時(shí)采用了動(dòng)態(tài)范圍優(yōu)化技術(shù)。

圖5 四階切比雪夫Ⅰ型低通濾波器結構圖

　　3 仿真結果分析

　　本文介紹的整個(gè)濾波器的設計是在SMIC0.18 -um CMOS 工藝下完成的， 設計面積為545μm×290μm。濾波器的頻率響應如圖6所示。

　　在PVT變化時(shí)， -3dB截止頻率在164kHz～167kHz內變化， 可滿(mǎn)足系統的指標要求。

圖6 濾波器的頻率響應圖

　　4 結束語(yǔ)

　　通過(guò)仿真結果顯示， 本文的設計方案， 無(wú)論是在頻率自動(dòng)調節和響應， 還是在濾波器的線(xiàn)性度方面， 均可滿(mǎn)足系統的設計指標要求。因而是一種可行的設計方案。