种低成本压控滤波器的实现

在此方案中采用数字模拟转换器调节放大器的电源电流，DAC101S101是美国国家半导体公司的一款全功能通用10位电压输出型数字模拟转换器。它使用单电源供电，电压范围为2.7V~5.5V，在3.6V工作电压时的电流仅为175uA。片上的输出放大器使其输出轨到轨摆幅。在规定的电源电压范围内，其三线串行接口的时钟频率可高达30MHz。DAC101S101串行接口兼容SPI、QSPI、MICROWIRE、以及DSP标准。

DAC101S101的典型参数如下：
*+0.15/-0.05LSB的DNL；
*输出稳定时间：8uS；
*零代码误差：3.3mV；
*满幅误差：-0.06% FS；
*可靠单调性；
*低功耗和省电模式；
*上电自动零电压输出；
*同步中断功能；
*工业温度范围：-40℃~+105℃；
*小型TSOT-6和MSOP-8封装，适用于电池供电的设备。

电源电流的控制

LPV531的总电源电流由流出ISEL控制引脚的电流进行动态控制(图4)。电源电流随ISEL线性变化，比ISEL电流高40倍。内部相对于电源负极的110mV参考电压以及一个11k欧姆的内部电阻决定了在ISEL引脚连接到电源负极时所能输出的最大电流。在ISEL引脚和电源负极之间串入额外的阻抗将降低ISEL引脚的输出电流。用下式可计算出电源电流的近似值：

图2中的曲线显示了REXT和ISEL的关系。

为了实现一个电压控制的滤波器，必须把ISEL电流设计成依赖于电压而不是电阻。

实现方法及原理

图3显示了利用DAC101S101和LPV531组成电压控制滤波器的电路图。图中使用了10位数字模拟转换器DAC101S101构成的电压源和一个电阻分压器来控制LPV531的ISEL引脚电流。从DAC101S101输出的电压通过由RSET1和RSET2组成的电阻分压器施加到ISEL引脚。电阻分压器的分压比设为可把数字模拟转换器0~5V输出变为加到ISEL引脚0.0~0.11V电压。这样运算放大器LPV531的-3dB频率就可以由施加到其ISEL引脚上的电压来控制。

图3利用DAC101S101和LPV531组成的电压控制滤波器

当控制电压几乎为0V时，ISEL电流由RSET1和RSET2的并联电阻确定。当控制电压大于零时，ISEL的电流由ISEL引脚的戴维南(Thevenin)等效电压和阻抗确定。下式可用来计算放大器的电源电流：

通常假设RSET1远小于RSET2。这种情况下，控制电压为0V时，ISEL电流的最大值主要由电阻RSET1确定。此外，ISEL的电流小于10uA，与电压源电流相比很小。在给定RSET1和最大控制电压时，可下式计算RSET2的电阻值：