專利名稱：開關(guān)電容帶通濾波器和連續(xù)時(shí)間帶通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濾波器電路，尤其涉及一種開關(guān)電容帶通濾波器和連續(xù)時(shí) 間帶通濾波器。
背景技術(shù)：
帶通濾波器是一種應(yīng)用非常廣泛的模擬電路。用基本的二階帶通濾波器進(jìn) 行級聯(lián)是構(gòu)成高階帶通濾波器的一種常用方式。在這種級聯(lián)方式中，尋找一種 合適的二階帶通濾波器結(jié)構(gòu)成為技術(shù)的關(guān)鍵。
在濾波器的應(yīng)用中，出于各種需要，往往有必要對濾波器的濾波特性進(jìn)行
編程控制。有時(shí)候是為了校正由于工藝偏差或者設(shè)計(jì)失配(Mismatch)帶來的 頻率、Q值和增益等特性的偏移，有時(shí)候則是因?yàn)闉V波器本身需要有可控的頻 率特性(主要指通帶頻率、帶內(nèi)紋波和增益)。
在這個(gè)時(shí)候， 一般是通過外部控制信號來調(diào)整某些電阻或電容的值，從而 控制濾波器的頻率特性。這樣一來，通過對外部控制信號進(jìn)行編程，便可以實(shí) 現(xiàn)不同濾波特性的濾波器，這將大大提高濾波器的效率。
對于一個(gè)二階帶通濾波器，其典型傳輸函數(shù)為
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中叫為帶通濾波器的中心頻率，g為品質(zhì)因素，而K關(guān)系到且只關(guān)系到 增益，在此稱之為增益系數(shù)。
圖1所示為一種常用的低g值開關(guān)電容二階帶通濾波器，其中只要把所有 的開關(guān)電容換算成對應(yīng)的電阻，便可得到其連續(xù)時(shí)間RC的實(shí)現(xiàn)方式，不難得
出其z域傳函
<formula>formula see original document page 7</formula>
鑒于開關(guān)電容濾波器一般都是對信號進(jìn)行過采樣，可以假設(shè)^T《1。于是可得低2結(jié)構(gòu)的等效^域傳輸函數(shù):
乖=一 r
為得到良好的動(dòng)態(tài)范圍，選取"2="5，于是有
"2 = "5 = "。T
6 2
這樣一來，就可以通過同時(shí)調(diào)整^和A來控制中心頻率6v通過調(diào)整^來 控制品質(zhì)因數(shù)2，而通過調(diào)整"4來控制增益。當(dāng)然，這些調(diào)整也都可以通過控 制開關(guān)電容的時(shí)鐘頻率來實(shí)現(xiàn)；但是這個(gè)調(diào)整相對復(fù)雜，而且時(shí)鐘頻率變化會(huì) 帶來濾波器三個(gè)參數(shù)同時(shí)都變化，不利于獨(dú)立控制，所以一般很少使用。調(diào)整 "4，可單獨(dú)調(diào)整增益；調(diào)整《6，可單獨(dú)調(diào)整2;同步調(diào)整"2、 "5，可調(diào)整叫。
但是由于"6={，調(diào)整《2、 ^以調(diào)整叫的同時(shí)，也調(diào)整了2，即叫與2之間存
在連帶關(guān)系，無法實(shí)現(xiàn)w。的獨(dú)立調(diào)整。
除了圖1所示的低2結(jié)構(gòu)外，還有另外一種常用的高2結(jié)構(gòu)，也可以用來 實(shí)現(xiàn)帶通濾波器。圖2所示即為高g開關(guān)電容二階帶通濾波器，其中只要把所 有的開關(guān)電容換算成對應(yīng)的電阻，便可得到其連續(xù)時(shí)間RC的實(shí)現(xiàn)方式，不難 得出高2結(jié)構(gòu)的z域傳輸函數(shù)是
"3a5 (Z - 1)
//(Z) = —- 2
z + ("4cr5 + a2or5 — 2)z + (1 — a4a5)
鑒于開關(guān)電容濾波器一般都是對信號過采樣，可以做假設(shè)wr《1。于是可
得高g結(jié)構(gòu)的等效s域傳函
——^-
2 a4as a,fl<;
r r2
為得到良好的動(dòng)態(tài)范圍，選取《2="5，于是有
i
〖
a3 =—
這樣一來，調(diào)整"3,可單獨(dú)調(diào)整增益；調(diào)整A，可單獨(dú)調(diào)整Q;同步調(diào)整《2、
5，可調(diào)整w。。但是由于《3=1，調(diào)整《2、 "5以調(diào)整《。的同時(shí)，也調(diào)整了K，
吼
8即W。與《之間存在連帶關(guān)系，無法實(shí)現(xiàn)W。的獨(dú)立調(diào)整。
因此，渴望有一種可以實(shí)現(xiàn)W。、 ^、尺各參數(shù)獨(dú)立調(diào)整的二階帶通濾波器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可編程開關(guān)電容二階帶通濾波器 結(jié)構(gòu)，使各中心頻率、品質(zhì)因數(shù)和增益系數(shù)可獨(dú)立調(diào)整。
另外，本發(fā)明提出一種連續(xù)時(shí)間帶通濾波器，使各中心頻率、品質(zhì)因數(shù)和 增益系數(shù)可獨(dú)立調(diào)整。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種開關(guān)電容帶通濾 波器，包括第一運(yùn)算放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中 該第二輸入端連接一低電位；第一積分電容，其一端連接于該第一運(yùn)算放大器 的第一輸入端，另一端連接于該第一運(yùn)算放大器的輸出端；第二運(yùn)算放大器，
具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中該第二輸入端連接一低電位，該
輸出端輸出一輸出信號；第二積分電容，其一端連接于該第二運(yùn)算放大器的第 一輸入端，另一端連接于該第二運(yùn)算放大器的輸出端；第一開關(guān)電容器，其一 端連接于該第一運(yùn)算放大器的第一輸入端，另一端連接于該第二運(yùn)算放大器的 輸出端；第二開關(guān)電容器，其一端連接于該第一運(yùn)算放大器的輸出端，另一端 連接于該第二運(yùn)算放大器的第一輸入端；第三開關(guān)電容器，其一端連接一輸入 信號，另一端連接于該第二運(yùn)算放大器的第一輸入端；以及調(diào)整電容，其一端 連接于該第一運(yùn)算放大器的第一輸入端，另一端連接于該第二運(yùn)算放大器的輸 出端。其中，若該第一積分電容值為C1，該第二積分電容值為C2，則該第一開關(guān) 電容器的電容值為a,Cl，該第二開關(guān)電容器的電容值為a,C2，該第三開關(guān)電 容器的電容值為o^C2，該調(diào)整電容值為a;Cl。
上述的開關(guān)電容帶通濾波器中，oq a,例如滿足
A =《2 = < 、=—
其中，co。為該開關(guān)電容帶通濾波器的中心頻率，2為品質(zhì)因素，《而為增 益系數(shù)，T為信號的時(shí)間周期。
上述的開關(guān)電容帶通濾波器中，第一開關(guān)電容器包括第一電容元件及第一至第四開關(guān)，該第一電容元件的第一端經(jīng)該第一開關(guān)連接于該第一運(yùn)算放大器的第一輸入端，該第一電容元件的第二端經(jīng)該第二開關(guān)連接于該第二運(yùn)算放大器的輸出端，該第三開關(guān)連接于該第一電容元件的第一端與一低電位之間，該第四開關(guān)連接于該第一電容元件的第二端與該低電位之間，其中該第一和第二開關(guān)連接一第二開關(guān)信號，該第三和第四開關(guān)連接一第一開關(guān)信號。
上述的開關(guān)電容帶通濾波器中，第二開關(guān)電容器包括第二電容元件及第一至第四開關(guān)，該第二電容元件的第一端經(jīng)該第一開關(guān)連接于該第一運(yùn)算放大器的輸出端，該第二電容元件的第二端經(jīng)該第二開關(guān)連接于該第二運(yùn)算放大器的第一輸入
端，該第三開關(guān)連接于該第一電容元件的第一端與一低電位之間，該第四開關(guān)連接于該第一電容元件的第二端與該低電位之間，其中該第一和第四開關(guān)連接一第一開關(guān)信號，該第二和第三開關(guān)連接一第二開關(guān)信號。
上述的開關(guān)電容帶通濾波器中，第三開關(guān)電容器包括第三電容元件及第一至第四開關(guān)，該第三電容元件的第一端經(jīng)該第一開關(guān)連接該輸入信號，該第三電容元件的第二端經(jīng)該第三開關(guān)連接于該第二運(yùn)算放大器的第一輸入端，該第三開關(guān)連接于該第三電容元件的第一端與一低電位之間，該第四開關(guān)連接于該第三電容元件的第二端與該低電位之間，其中該第一和第二開關(guān)連接一第二開關(guān)信號，該第三和第四開關(guān)連接一第一開關(guān)信號。
上述的開關(guān)電容帶通濾波器中，所述低電位為接地電位。
上述的開關(guān)電容帶通濾波器中，第一運(yùn)算放大器和/或第二運(yùn)算放大器的第一
端為正相端，第二端為負(fù)相端。
本發(fā)明還提出一種連續(xù)時(shí)間帶通濾波器，包括第一運(yùn)算放大器，具有第一
輸入端、第二輸入端和輸出端，其中該第二輸入端連接一低電位；第一積分電容，其一端連接于該第一運(yùn)算放大器的第一輸入端，另一端連接于該第一運(yùn)算
放大器的輸出端；第二運(yùn)算放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中該第二輸入端連接一低電位，該輸出端輸出一輸出信號；第二積分電容，其一端連接于該第二運(yùn)算放大器的第一輸入端，另一端連接于該第二運(yùn)算放大器的輸出端；第一電阻器，其一端連接于該第一運(yùn)算放大器的第一輸入端，另一端連接于該第二運(yùn)算放大器的輸出端；第二電阻器，其一端連接于該第一運(yùn)算放大器的輸出端，另一端連接于該第二運(yùn)算放大器的第一輸入端；第三電阻器，其一端連接一輸入信號，另一端連接于該第二運(yùn)算放大器的第一輸入端；
以及調(diào)整電容，其一端連接于該第一運(yùn)算放大器的第一輸入端，另一端連接于該第二運(yùn)算放大器的輸出端。其中，該第一至第三電阻器的阻值分別為1/C0。、-1/C0。、 1/《，該調(diào)整電容值為l/g，其中，。。為該開關(guān)電容帶通濾波器的中心頻率，2為品質(zhì)因素，《而為增益系數(shù)。
上述的連續(xù)時(shí)間帶通濾波器中，第一運(yùn)算放大器和/或第二運(yùn)算放大器的第一端為正相端，第二端為負(fù)相端。
上述的連續(xù)時(shí)間帶通濾波器中，所述低電位為接地電位。
本發(fā)明還提出由上述的開關(guān)電容帶通濾波器和連續(xù)時(shí)間帶通濾波器組成的差分型濾波器。
本發(fā)明的幵關(guān)電容二階帶通濾波器或其連續(xù)時(shí)間RC結(jié)構(gòu)，可以獨(dú)立調(diào)整
濾波的中心頻率、品質(zhì)因數(shù)和增益系數(shù)等參數(shù)，所以可方便地對其中一個(gè)參數(shù)或者幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行獨(dú)立編程控制。本發(fā)明可用來組成高階濾波器。


為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對本發(fā)
明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明，其中
圖1是現(xiàn)有的一種低2值開關(guān)電容二階帶通濾波器電路圖2是現(xiàn)有的一種高g值開關(guān)電容二階帶通濾波器電路圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的的開關(guān)電容二階帶通濾波器電路圖4是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的的開關(guān)電容二階帶通濾波器電路圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的連續(xù)時(shí)間二階帶通濾波器電路圖。
圖6是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的差分結(jié)構(gòu)開關(guān)電容帶通濾波器電路圖。
圖7是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的差分結(jié)構(gòu)連續(xù)時(shí)間帶通濾波器電路圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施例描述了一種可以實(shí)現(xiàn)叫、*、 K獨(dú)立編程線性編程的二階濾波器。
請參照圖3所示，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的二階濾波器主要由如下元件組成第一和第二運(yùn)算放大器(以下簡稱運(yùn)放)0P1、 0P2，兩個(gè)積分電容C1、 C2， 第一至第三開關(guān)電容器301 303， 一調(diào)整電容304。其中C1、 C2亦表示積分 電容的電容值。而第一開關(guān)電容器301中電容元件的電容值為a,Cl，第二開關(guān) 電容器302中電容元件的電容值為a2C2 ，第三開關(guān)電容器303中電容元件的電 容值為 C2，調(diào)整電容304的電容值為o^Cl。在此oq oc4稱為第一至第四調(diào) 整系數(shù)。
第一運(yùn)放Opl具有兩個(gè)輸入端(即正端+和負(fù)端-)和一輸出端，其中負(fù)端 連接一例如為接地電位的低電位。第一積分電容C1的跨接于該第一運(yùn)放OPl 的正端與輸出端之間。
第二運(yùn)放Op2具有兩個(gè)輸入端(即正端+和負(fù)端-)和一輸出端，其中負(fù)連 接一例如為接地電位的低電位，該輸出端輸出一輸出信號Vouf(Z)。第二積分 電容C2跨接于該第二運(yùn)大Op2的正端與輸出端之間。
第一開關(guān)電容器301的一端連接于第一運(yùn)放Opl的正端，另一端連接于第 一運(yùn)放Op2的輸出端。此第一開關(guān)電容器301進(jìn)一步包括電容值為a,Cl的第一 電容元件，以及第一至第四開關(guān)K1 K4，第一電容元件的第一端經(jīng)開關(guān)K1連接第 一運(yùn)放Opl的正端，第二端經(jīng)開關(guān)K2連接第二運(yùn)放Op2的輸出端，而開關(guān)K3連 接在此第一端與一低電位(如接地電位)之間，開關(guān)K4連接在該第二端與該低電 位之間。其中，該第一和第二開關(guān)K1、 K2連接一第二開關(guān)信號4)2，該第三和第 四開關(guān)K3、 K4連接一第一開關(guān)信號(M。其中，第一開關(guān)信號cH和第二開關(guān)信 號4)2不同時(shí)導(dǎo)通，二者例如是反相。
第二開關(guān)電容器302的一端連接于第一運(yùn)放Opl的輸出端，另一端連接于 第二運(yùn)放Op2的正端。此第二開關(guān)電容器302進(jìn)一步包括電容值為a,c2的第二 電容元件，以及第一至第四開關(guān)K5 K8，第二電容元件的第一端經(jīng)開關(guān)K5連接第 一運(yùn)放Opl的輸出端，第二端經(jīng)開關(guān)K6連接第二運(yùn)放Op2的正端，而開關(guān)K7連 接在此第一端與一低電位(如接地電位)之間，開關(guān)K8連接在該第二端與該低電 位之間。其中，該第一和第四開關(guān)K5、 K8連接第一開關(guān)信號4)1，該第二和第三 開關(guān)K6、 K7連接第二開關(guān)信號4)2。
第三開關(guān)電容器303的一端連接一輸入信號Vine(Z)，另一端連接于該第二 運(yùn)放Op2的正端。此第三開關(guān)電容器303進(jìn)一步包括電容值為a4C2的第三電容元件，以及第一至第四開關(guān)K9 K12，第三電容元件的第一端經(jīng)開關(guān)K9連接該輸 入信號Vine(Z)，第二端經(jīng)開關(guān)K10連接第二運(yùn)放Op2的正端，而開關(guān)Kll連接 在此第一端與一低電位(如接地電位)之間，開關(guān)K12連接在該第二端與該低電 位之間。其中，該第一和第二開關(guān)K9、 K10連接第二開關(guān)信號4)2，該第三和第四 開關(guān)Kll、 K12連接第一開關(guān)信號4)1。
調(diào)整電容304 —端連接于該第一運(yùn)放Opl的正端，另一端連接于該第二運(yùn) 放Op2的輸出端。
上述第一至第三電容器301 303中的電容元件(其電容值分別oc,Cl、 a2C2、 a4C2)，以及調(diào)整電容304 (其電容值為o^Cl)均可由電容陣列進(jìn)行 編程，以調(diào)整其中的調(diào)整系數(shù)a] a,。
如圖3所示的開關(guān)電容二階帶通濾波器結(jié)構(gòu)?？梢酝茖?dǎo)出，其z域傳輸函
數(shù)為
//(z) = -~1--
鑒于開關(guān)電容濾波器一般都是對通帶信號過采樣，可以做假設(shè)^r《1。于
是可得等效"或傳輸函數(shù)
外)=--1-
為得到良好的動(dòng)態(tài)范圍，選取",= 2，于是有
1
3 2
這樣一來，就可以通過同時(shí)調(diào)整《,和"2來控制中心頻率叫，通過調(diào)整"3來 控制品質(zhì)因數(shù)2，而通過調(diào)整"4來控制尺。
區(qū)別于傳統(tǒng)常用的低2結(jié)構(gòu)和高2結(jié)構(gòu)的是，新結(jié)構(gòu)中",、A和中心頻率
%， "3和2， "4和尺之間都是獨(dú)立的——對應(yīng)關(guān)系同時(shí)調(diào)整",和"2來控制中 心頻率w。的時(shí)候，不會(huì)影響到Q或者&;通過調(diào)整"3來控制品質(zhì)因數(shù)2的時(shí)候， 不會(huì)影響到w?；蛘逰;通過調(diào)整"4來控制《的時(shí)候，不會(huì)影響到w?；蛘?。即 w。、 2和^三者之間沒有任何連帶關(guān)系，非常適合用于獨(dú)立編程調(diào)整。同時(shí)，在時(shí)鐘周期T不變的情況下，a。 012和中心頻率。。，013和*， 和
尺之間都是線性關(guān)系。如果電容陣列對系數(shù)a。 a2、 063和064進(jìn)行線性編程， 即可實(shí)現(xiàn)co。， 2和《的獨(dú)立線性調(diào)整控制。
圖4是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的的開關(guān)電容二階帶通濾波器電路圖。如圖4 所示，與圖3所示前一實(shí)施例的不同之處在于，省略開關(guān)K8與K10，而將第 二開關(guān)電容器302的其中一端通過開關(guān)K12接地，而將第二開關(guān)電容器302的 其中一端通過開關(guān)K7連接到第二運(yùn)放Op2的負(fù)輸入端。因此通過開關(guān)復(fù)用可 簡化電路結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例的其他結(jié)構(gòu)與前一實(shí)施例相同，在此不再詳細(xì)描述。
另外，由于開關(guān)電容本身等效為電阻，因而本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，該結(jié)構(gòu) 也可以非常方便的轉(zhuǎn)換成連續(xù)時(shí)間RC濾波器，同樣可以很簡單的實(shí)現(xiàn)co。、a和 尺的獨(dú)立編程控制。圖5是本發(fā)明的連續(xù)時(shí)間帶通濾波器的電路圖。如圖5， 該濾波器包括第一和第二運(yùn)放Opl和Op2，兩個(gè)積分電容C1、 C2，第一至第 三電阻器501 503，以及一調(diào)整電容504。其中第一電阻器501的電阻值為 l/co。、第二電阻器502的電阻值為-l/(oQ、第三電阻器503的電阻值為1/《， 調(diào)整電容504的電容值為1/2 。由于第一電阻器501和第二電阻器502僅與中 心頻率o。有關(guān)，第三電阻器503僅與增益系數(shù)K有關(guān)，而調(diào)整電容504僅與品 質(zhì)因數(shù)Q有關(guān)，因此可通過編程上述元件獨(dú)立調(diào)整這些濾波器參數(shù)。
進(jìn)一步，可由前述的兩種帶通濾波器推出其差分結(jié)構(gòu)型式。
參照圖6，這種結(jié)構(gòu)的差分型開關(guān)電容帶通濾波器是由圖4所示的結(jié)構(gòu)變 換而來，其中兩運(yùn)放Opl和Op2改為第一差分放大器Op3和第二差分放大器 Op4，它們各具有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端。 一對第一積分電容C1，分別跨接 于第一差分放大器Op3的第一輸入端(即"-"端，以下稱負(fù)輸入端)與第一 輸出端(即"+ "端，以下稱正輸出端)之間，以及第二輸入端(即"+ "端， 以下稱正輸入端)與第二輸出端(即"-"端，以下稱負(fù)輸出端)之間。 一對第 二積分電容C2，分別跨接于第二差分放大器Op4的負(fù)輸入端與正輸出端之間， 以及Op4的正輸入端(+ )與負(fù)輸出端之間。
一對第一開關(guān)電容器601的其中之一連接的Op4正輸出端與Op3的負(fù)輸 入端，另一個(gè)則連接Op4的負(fù)輸出端與Op3的正輸入端。
一對第二開關(guān)電容器602的其中之一連接Op3的正輸出端與Op4的負(fù)輸入端；另一個(gè)則連接Op3的負(fù)輸出端與Op4的負(fù)輸入端。
一對第三開關(guān)電容器603的其中之一連接第一輸入信號(如正輸入信號 Vip)與Op4的負(fù)輸入端，另一個(gè)則連接一第二輸入信號(如負(fù)輸入信號Vin) 與Op4的正輸入端。第二差分放大器的兩個(gè)輸出端輸出第一差分輸出信號(即 負(fù)輸出信號Von)和第二差分輸出信號(即正輸出信號Vop)。
一對調(diào)整電容604的其中之一連接Op4的正輸出端與Op3的負(fù)輸入端， 另一個(gè)則連接Op4的負(fù)輸出端與Op3的正輸入端。
其中，仍設(shè)該第一積分電容值為Cl，該第二積分電容值為C2，且該第一 開關(guān)電容器601的電容值為a,Cl，該第二開關(guān)電容器602的電容值為a;C2， 該第三開關(guān)電容器603的電容值為a,C2，該調(diào)整電容值為 C1。其中，a, c^ 仍然滿足
a, = 2 = < 0r i
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其中，。。為該開關(guān)電容帶通濾波器的中心頻率，2為品質(zhì)因素，《而為增 益系數(shù)，T為信號的時(shí)間周期。
在滿足一個(gè)電容元件有四個(gè)開關(guān)配合工作的條件下，上述開關(guān)電容器 601 603所需的開關(guān)元件均可根據(jù)需要進(jìn)行諸如合并復(fù)用這樣的優(yōu)化設(shè)計(jì)，這 些優(yōu)化設(shè)計(jì)或者是未經(jīng)開關(guān)復(fù)用或部分開關(guān)復(fù)用的結(jié)構(gòu)，均在本發(fā)明的實(shí)施范 圍內(nèi)。
請參照圖7所示，這種結(jié)構(gòu)的差分型連續(xù)時(shí)間帶通濾波器是由圖5所示的 結(jié)構(gòu)變換而來，或者視為圖6所示結(jié)構(gòu)的等效結(jié)構(gòu)，其中第一電阻器至第三電 阻器701 703，以及調(diào)整電容704均設(shè)有一對，按照差分型式對稱連接。該第 一至第三電阻器701 703的阻值仍然分別為l/co。、 -l/co。、 ，該調(diào)整電容 值仍為l/g,其中，co。為該開關(guān)電容帶通濾波器的中心頻率，2為品質(zhì)因素， K而為增益系數(shù)。本實(shí)施例中的其他結(jié)構(gòu)已詳細(xì)描述于上述的其他實(shí)施例中， 本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)可參照前文的描述容易地理解和再現(xiàn)本實(shí)施例，在此不再贅 述。
本發(fā)明的開關(guān)電容二階帶通濾波器或其連續(xù)時(shí)間RC結(jié)構(gòu)，可以獨(dú)立調(diào)整
15濾波的中心頻率、品質(zhì)因數(shù)和增益系數(shù)等參數(shù)，所以可方便地對其中一個(gè)參數(shù) 或者幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行獨(dú)立編程控制。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善， 因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種開關(guān)電容帶通濾波器，其特征在于包括第一運(yùn)算放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中該第二輸入端連接一低電位；第一積分電容，其一端連接于該第一運(yùn)算放大器的第一輸入端，另一端連接于該第一運(yùn)算放大器的輸出端；第二運(yùn)算放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中該第二輸入端連接一低電位，該輸出端輸出一輸出信號；第二積分電容，其一端連接于該第二運(yùn)算放大器的第一輸入端，另一端連接于該第二運(yùn)算放大器的輸出端；第一開關(guān)電容器，其一端連接于該第一運(yùn)算放大器的第一輸入端，另一端連接于該第二運(yùn)算放大器的輸出端；第二開關(guān)電容器，其一端連接于該第一運(yùn)算放大器的輸出端，另一端連接于該第二運(yùn)算放大器的第一輸入端；第三開關(guān)電容器，其一端連接一輸入信號，另一端連接于該第二運(yùn)算放大器的第一輸入端；以及調(diào)整電容，其一端連接于該第一運(yùn)算放大器的第一輸入端，另一端連接于該第二運(yùn)算放大器的輸出端；其中，若該第一積分電容值為C1，該第二積分電容值為C2，則該第一開關(guān)電容器的電容值為α1C1，該第二開關(guān)電容器的電容值為α2C2，該第三開關(guān)電容器的電容值為α4C2，該調(diào)整電容值為α3C1。
2. 如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電容帶通濾波器，其特征在于，c^ 滿足<formula>formula see original document page 2</formula>其中，co。為該開關(guān)電容帶通濾波器的中心頻率，2為品質(zhì)因素，《而為增 益系數(shù)，T為信號的時(shí)間周期。
3. 如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電容帶通濾波器，其特征在于，所述第一開關(guān)電容器包括第一電容元件及第一至第四開關(guān)，該第一電容元件的第一端經(jīng)該第一開 關(guān)連接于該第一運(yùn)算放大器的第一輸入端，該第一電容元件的第二端經(jīng)該第二開關(guān) 連接于該第二運(yùn)算放大器的輸出端，該第三開關(guān)連接于該第一電容元件的第一端與 一低電位之間，該第四開關(guān)連接于該第一電容元件的第二端與該低電位之間，其中 該第一和第二開關(guān)連接一第二開關(guān)信號，該第三和第四開關(guān)連接一第一開關(guān)信號。
4. 如權(quán)利要求l所述的開關(guān)電容帶通濾波器，其特征在于，所述第二開關(guān)電 容器包括第二電容元件及第一至第四開關(guān)，該第二電容元件的第一端經(jīng)該第一開 關(guān)連接于該第一運(yùn)算放大器的輸出端，該第二電容元件的第二端經(jīng)該第二開關(guān)連接 于該第二運(yùn)算放大器的第一輸入端，該第三開關(guān)連接于該第一電容元件的第一端與 一低電位之間，該第四開關(guān)連接于該第一電容元件的第二端與該低電位之間，其中 該第一和第四開關(guān)連接一第一開關(guān)信號，該第二和第三開關(guān)連接一第二開關(guān)信號。
5. 如權(quán)利要求l所述的開關(guān)電容帶通濾波器，其特征在于，所述第三開關(guān)電 容器包括第三電容元件及第一至第四開關(guān)，該第三電容元件的第一端經(jīng)該第一開 關(guān)連接該輸入信號，該第三電容元件的第二端經(jīng)該第三開關(guān)連接于該第二運(yùn)算放大 器的第一輸入端，該第三開關(guān)連接于該第三電容元件的第一端與一低電位之間，該 第四開關(guān)連接于該第三電容元件的第二端與該低電位之間，其中該第一和第二開關(guān) 連接一第二開關(guān)信號，該第三和第四開關(guān)連接一第一開關(guān)信號。
6. 如權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的開關(guān)電容帶通濾波器，其特征在于，所述 低電位為接地電位。
7. 如權(quán)利要求l所述的開關(guān)電容帶通濾波器，其特征在于，所述第一運(yùn)算放 大器和/或第二運(yùn)算放大器的第一端為正相端，第二端為負(fù)相端。
8. —種連續(xù)時(shí)間帶通濾波器，其特征在于包括第一運(yùn)算放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中該第二輸 入端連接一低電位；第一積分電容，其一端連接于該第一運(yùn)算放大器的第一輸入端，另一端連接于該第一運(yùn)算放大器的輸出端；第二運(yùn)算放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中該第二輸 入端連接一低電位，該輸出端輸出一輸出信號；第二積分電容，其一端連接于該第二運(yùn)算放大器的第一輸入端，另一端連接于該第二運(yùn)算放大器的輸出端；第一電阻器，其一端連接于該第一運(yùn)算放大器的第一輸入端，另一端連接于該第二運(yùn)算放大器的輸出端；第二電阻器，其一端連接于該第一運(yùn)算放大器的輸出端，另一端連接于該第二運(yùn)算放大器的第一輸入端；第三電阻器，其一端連接一輸入信號，另一端連接于該第二運(yùn)算放大器的 第一輸入端；以及調(diào)整電容，其一端連接于該第一運(yùn)算放大器的第一輸入端，另一端連接于 該第二運(yùn)算放大器的輸出端；其中該第一至第三電阻器的電阻值分別為l/co。、 -l/co。、 1/《，該調(diào)整電 容值為l/g，其中，co。為該開關(guān)電容帶通濾波器的中心頻率，2為品質(zhì)因素，尺 而為增益系數(shù)。
9. 如權(quán)利要求8所述的連續(xù)時(shí)間帶通濾波器，其特征在于，所述第一運(yùn)算放 大器和/或第二運(yùn)算放大器的第一端為正相端，第二端為負(fù)相端。
10. 如權(quán)利要求8或9所述的連續(xù)時(shí)間帶通濾波器，其特征在于，所述低電位 為接地電位。
11. 一種開關(guān)電容帶通濾波器，其特征在于包括第一差分放大器，具有第一輸入端、第二輸入端以及第一輸出端、第二輸 出端；一對第一積分電容，分別跨接于該第一差分放大器的第一輸入端與第一輸出端之間，以及該第一差分放大器的第二輸入端與第二輸出端之間；第二差分放大器，具有第一輸入端、第二輸入端以及第一輸出端、第二輸 出端，其中該第一輸出端輸出一第一輸出信號，該第二輸出端輸出一第二輸出信號；一對第二積分電容，分別跨接于該第二差分放大器的第一輸入端與第一輸 出端之間，以及該第二差分放大器的第二輸入端與第二輸出端之間；一對第一開關(guān)電容器，其中一第一開關(guān)電容器連接該第二差分放大器的第 一輸出端與該第一差分放大器的第一輸入端，另一第一開關(guān)電容器連接該第二 差分放大器的第二輸出端與該第一差分放大器的第二輸入端；一對第二開關(guān)電容器，其中一第二開關(guān)電容器連接該第一差分放大器的第 一輸出端與該第二差分放大器的第一輸入端；另一第二開關(guān)電容器連接該第一 差分放大器的第二輸出端與該第二差分放大器的第二輸入端；一對第三開關(guān)電容器，其中一第三開關(guān)電容器連接一第一輸入信號與該第 二差分放大器的第一輸入端，另一第三開關(guān)電容器連接一第二輸入信號與該第 二差分放大器的第二輸入端；以及一對調(diào)整電容，其中一調(diào)整電容連接該第二差分放大器的第一輸出端與該 第一差分放大器的第一輸入端，另一調(diào)整電容連接該第二差分放大器的第二輸 出端與該第一差分放大器的第二輸入端；其中，若該第一積分電容值為C1，該第二積分電容值為C2，則該第一開關(guān)電 容器的電容值為a,Cl，該第二開關(guān)電容器的電容值為o^C2，該第三開關(guān)電容 器的電容值為a,C2，該調(diào)整電容值為o^Cl。
12. 如權(quán)利要求11所述的開關(guān)電容帶通濾波器，其特征在于，a, ot/滿足<formula>formula see original document page 5</formula>其中，co。為該開關(guān)電容帶通濾波器的中心頻率，^為品質(zhì)因素，《而為增 益系數(shù)，T為信號的時(shí)間周期。
13. —種連續(xù)時(shí)間帶通濾波器，其特征在于包括第一差分放大器，具有第一輸入端、第二輸入端以及第一輸出端、第二輸出端；一對第一積分電容，分別跨接于該第一差分放大器的第一輸入端與第一輸出端之間，以及該第一差分放大器的第二輸入端與第二輸出端之間；第二差分放大器，具有第一輸入端、第二輸入端以及第一輸出端、第二輸 出端，其中該第一輸出端輸出一第一輸出信號，該第二輸出端輸出一第二輸出/士 口一對第二積分電容，分別跨接于該第二差分放大器的第一輸入端與第一輸 出端之間，以及該第二差分放大器的第二輸入端與第二輸出端之間；一對第一電阻器，其中一第一電阻器連接該第二差分放大器的第一輸出端 與該第一差分放大器的第一輸入端，另一第一電阻器連接該第二差分放大器的第二輸出端與該第一差分放大器的第二輸入端；一對第二電阻器，其中一第二電阻器連接該第一差分放大器的第一輸出端與該第二差分放大器的第一輸入端；另一第二電阻器連接該第一差分放大器的 第二輸出端與該第二差分放大器的第二輸入端；一對第三電阻器，其中一第三電阻器連接一第一輸入信號與該第二差分放 大器的第一輸入端，另一第三電阻器連接一第二輸入信號與該第二差分放大器 的第二輸入端；以及一對調(diào)整電容，其中一調(diào)整電容連接該第二差分放大器的第一輸出端與該 第一差分放大器的第一輸入端，另一調(diào)整電容連接該第二差分放大器的第二輸 出端與該第一差分放大器的第二輸入端；其中該第一至第三電阻器的阻值分別為l/co。、 -l/co。、 1/《，該調(diào)整電容 值為1/2，其中，co。為該開關(guān)電容帶通濾波器的中心頻率，2為品質(zhì)因素，《而 為增益系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種開關(guān)電容二階帶通濾波器，其具有四個(gè)可編程電容器，若濾波器的兩個(gè)積分電容值分別為C1、C2，則四個(gè)可編程電容器的電容值為α₁C1、α₂C2、α₃C1、α₄C2，其中，α₁～α₄例如滿足α₁＝α₂＝ω₀T，α₃＝1/Q，α₄＝KT。其中，ω₀為濾波器中心頻率，Q為濾波器品質(zhì)因數(shù)，K為濾波器增益系數(shù)。由此這三個(gè)參數(shù)可獨(dú)立進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明還提出上述帶通濾波器的連續(xù)時(shí)間RC結(jié)構(gòu)以及差分結(jié)構(gòu)。
文檔編號H03H19/00GK101483420SQ20081003236
公開日2009年7月15日 申請日期2008年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月8日
發(fā)明者宋朝盛, 勝 陳 申請人:彌亞微電子(上海)有限公司