开关电容低通滤波器的设计

作者：时间：2012-06-25 来源：网络收藏

3 电路中电容值的计算
根据公式(5)计算电路中的电容值，使用动态范围定标技术对每个运放的输出电压幅值进行缩放，使得所有运放能够在同样的输入电平下饱和，从而开关电容滤波器能够在尽可能大的输入动态范围内工作。具体方法是：增大输入电压Vi直到滤波器的输出处于临界饱和状态，计算这个状态下每个内部运放的输出电压，然后将连接到每个运放输出接点的所有电容乘以相应运放的输出电压值，然后将对连接到每个运放输入端的所有电容进行最小化或缩放，使其中的最小电容(非零值)归一化为1，对系统中所有运放依次重复这个处理步骤，得到定标后的电容值。

本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/186170.htm

文中模拟仿真实现时所用的运放为理想运放，输出峰值无上限，因此定标过程对连接到每个运放输入端的电容进行缩放，由设计目标知最小电容为0．5 pF，可得到定标后的电容值在表2中列出。

4 仿真结果
用Hspice软件对设计的开关电容低通滤波器进行仿真，图3为文中设计的开关电容低通滤波器的幅频特性及相频特性。由图中可以看出截止频率为20 kHz左右，且通带内波纹不明显，衰减明显，满足设计目标。

为了更好地验证设计出的低通开关电容滤波器在实际滤波应用中的性能，文中给输入端加带有高频分量的磁通门探头信号，检验电路的滤波效果。

在图4中，上图输入信号带有高频分量，波形不光滑多处呈锯齿状，这些是高频分量叠加干扰的结果。下图为滤波器的输出波形：图中波形光滑，无锯齿状部分，说明设计出的滤波器能很好地实际应用于信号处理。

5 结论
传统的有源RC滤波器电路易于实现，能处理高频信号，是实际应用中的经典电路。但是它不易集成，不适用于大规模集成的要求。本文采用相对成熟的开关电容技术实现低通滤波器的设计，提出了一种双二阶级联的六阶开关电容低通滤波器，较好地实现了低频信号的滤波，满足设计指标的要求。