基于MOCCⅡ和CCCⅡ的三输入单输出滤波器的设计

摘要：设计一种基于多输出电流传送器(MOCCⅡ)和电流控制传送器(CCCⅡ)的二阶电流模式多功能滤波器，其电路结构简单，通过选择不同的输入端口，可以实现低通、带通、高通的功能，无源元件全部接地，便于集成且与VLSI工艺兼容。所设计的电路具有很低的灵敏度，最后对该电路进行PSpice仿真分析，理论分析和计算机仿真结果相符，表明电路方案正确可行。

关键词：有源滤波器；多输出电流控制传送器；电流控制传送器；多功能滤波器

近年来，在连续时间滤波器的研究中，基于CCⅡ的电流模式滤波器因比电压模式滤波器具有更宽的信号频带，更好的线性度和更大的动态范围而倍受关注，各种不同类型的电流模式滤波器被大量担出，得到了广泛的研究，但由于CCⅡ的X端存在寄生电阻，所以导致基于CCⅡ的电路产生传输误差。基于此Fabre等利用双极型晶体管线性互导特性实现电流控制电流传送器(Current Controlled ConveyorⅡ，CCCⅡ)，本文采用了CCCⅡ和在CCⅡ基础上采用交叉耦合电流镜实现多端输出的MOCCⅡ(Multiple Outputs Current ConveyorⅡ)组合设计成结构简单、多功能的二阶滤波器。

1 电路理论与设计

1．1 CCC Ⅱ-器件及端口特性

CCCⅡ-电路符号如图1所示。

它的理想端口特性为：

1．2 MOCCⅡ器件及端口特性

MOCCⅡ电路符号如图2所示。其理想端口特性为：

1．3 电路结构图实现

电路结构图实现如图3所示。

对图3进行分析，依MOCCⅡ和CCCⅡ的输出端口特性，可得如下方程组：

1．4 灵敏度分析

根据灵敏度的定义可得固有频率ω0和品质因数Q相对电阻和电容元件变化的灵敏度为：

由式(6)可知，笔者提出的电路中ω0和Q对电阻、电容的灵敏度均小于1，因而该电路具有无源灵敏度低的特点。

2 计算机仿真

为了证实电路的可行性，对图3所示电路图进行PSpice仿真模拟，MOCCⅡ和CCCⅡ-所用的PNP管用Q2N722实现，NPN管用Q2N696实现，电源电压用2．5 V，令MOCCⅡ和CCCⅡ-的偏置电流均为±12．5μA，C1=C2=200 pF，输入交流5 A，R1=2 kΩ，仿真结果见图4～图6，从而证实所设计电路的可行性。

(1)当Ii1=Ii2=0，Ii3≠0时，实现低通功能。

(2)当Ii2=Ii3=0，Ii1≠0时，实现带通功能。

(3)当Ii1=Ii3=0，Ii2≠0时，实现高通功能：

3 结语

本文采用CCCⅡ-和MOCCⅡ为有源元件实现了具体电路，所设计的电流模式滤波器通过软件PSpice仿真，进一步验证了理论计算结论。该电路具有如下特点：电路结构非常简单；改变外部输入电流的接入数目可以实现低通、带通、高通多种滤波器功能；电路参数设计非常简单；所有无源元件均接地，便于集成。