一种可变带宽有源低通滤波器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可变带宽有源低通滤波器，包括输入端、运算放大器、电容器、电阻和输出端；所述输入端分别连接电阻R1P和电阻R1N的一端，所述电阻R1P和电阻R1N的另一端分别连接节点V1P和节点V1N,所述电容器设有电容器C1P、电容器C1N、电容器C2P和电容器C2N，所述运算放大器设有第一级放大器和第二级放大器，所述第一级放大器的正极输入端连接节点V1P，所述第一级放大器的负极输入端连接节点V1N。本实用新型专利技术的技术效果和优点：本实用新型专利技术的滤波器可以实现更加高的带宽，同时结构更加简单，从而降低硬件成本，并且降低运行滤波器的能量损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种可变带宽有源低通滤波器
本技术涉及一种电路结构，具体涉及一种可变带宽有源低通滤波器。
技术介绍
电子系统中经常使用的一种基于运算放大器的有源低通滤波器，如说明书附图1所示，图1所示的传统有源低通滤波器使用全差分结构，输入信号的正极是VIP，输入信号的负极是VIN，输出信号的负极VON，输出信号的正极是VOP。传统有源低通滤波器的差分结构由电阻器R1P、R1N、R2P、R2N、R3N和R3P，电容器C1P、C1N、C2P和C2N，以及运算放大器OP组成。当运算放大器为理想时，从输入端口到输出端口的传递函数是：电阻值R3与R1的比值决定有源低通滤波器的直流增益；电阻值R1、R2和R3，以及电容值C1和C2，决定了低通滤波器的带宽以及特性。在实际电路实现中，运算放大器的带宽是有限的，为了达到40dB开环增益，运算放大器通常使用两级放大器结构，并使用电容来补偿相位，但传统方案低通滤波器的带宽最多只能达到运算放大器带宽五分之一。在一些特殊应用场景中，低通滤波器除了需要实现可以调节带宽的低通滤波特性，而且需要实现导通模式，在这种模式下滤波器需要达到尽可能高的带宽，传统低通滤波器结构比较难实现高带宽的导通模式。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种可变带宽有源低通滤波器，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种可变带宽有源低通滤波器，包括输入端、运算放大器、电容器、电阻和输出端；所述输入端分别连接电阻R1P和电阻R1N的一端，所述电阻R1P和电阻R1N的另一端分别连接节点V1P和节点V1N,所述电容器设有电容器C1P、电容器C1N、电容器C2P和电容器C2N，所述电容器C1P和电容器C1N的一端分别连接节点V1P和节点V1N,所述电容器C1P和电容器C1N的另一端接地；所述运算放大器设有第一级放大器和第二级放大器，所述第一级放大器的正极输入端连接节点V1P，所述第一级放大器的负极输入端连接节点V1N，所述第一级放大器的正输出端与运算放大器第二级放大器的正输入端相连接，所述第一级放大器的负输出端与第二级放大器的负输入端相连接，所述电容器C2P的一端连接第二级放大器的正输入端，另一端连接第二级放大器的负输出端，所述电容器C2N的一端连接第二级放大器的负输入端，另一端连接第二级放大器的正输出端。优选地，所述运算放大器包括由场效应管M0、M1、M2、M3和M4组成的电流镜，所述场效应管M0、M1、M2、M3和M4的栅极连接在一起，所述场效应管M0、M1、M2、M3和M4的源极连接到接地点，所述场效应管M0的栅极与漏极相连接，所述场效应管M0用于接收偏置电流，并将偏置电流转换为对应的栅极电压，从而使所述场效应管M1、M2、M3、M4的漏极电流与场效应管M0的漏极电流成正比。优选地，所述第一级放大器设有场效应管M2、M5、M6、M10和M11，所述场效应管M5的栅极与运算放大器的输入端连接,所述场效应管M6的栅极与运算放大器的输入端连接，所述场效应管M5的漏极与场效应管M10的漏极相连，所述场效应管M5的漏极与场效应管M10的漏极对应第一级放大器的负输出极，所述场效应管M6的漏极与场效应管M11的漏极相连，所述场效应管M6的漏极与场效应管M11的漏极对应第一级放大器的正输出极。优选地，所述第二级放大器设有场效应管M1、M3、M9和M12，所述场效应管M1和M9的漏极与运算放大器的正输出端相连接，所述场效应管M3和M12的漏极与运算放大器的正输出端相连接，所述场效应管M9、M10、M11和M12的源极与电源相连，所述电容器C2P的一端连接M10的漏极，另一端与输出端相连，所述电容器C2N的一端连接场效应管M11的漏极，另一端与运算放大器输出端相连。优选地，所述运算放大器还包括由场效应管M4、M7、M8、M13和M14组成的输出共模信号控制器，以及由电容器C3P和C3N、电阻器R3P和R3N组成输出共模信号探测器，所述场效应管M14的栅极与漏极连接，所述场效应管M10、M11与M13的栅极相连接。本技术的技术效果和优点：本技术的滤波器可以实现更加高的带宽，且相比原有结构的传递函数更加接近二阶滤波器的特性，因为运算放大器自身的低通滤波特性被利用并整合为滤波器的一个部分，而不是像传统方案中，运算高大器的带宽限制给滤波器本身的二阶低通特性带来了一个寄生极点，并限制滤波器的最高带宽。同时结构更加简单，从而降低硬件成本，并且降低运行滤波器的能量损耗。附图说明图1为
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的电路原理图；图2为本实施例电路原理图；图3为本实施例中运算放大器的电路原理图；图4为本实施例中可变电容的电路原理图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术提供了如图1-4所示的一种可变带宽有源低通滤波器，这个有源低通滤波器由四个电阻器R1P、R1N、R2P和R2N，两个电容器C1P和C1N，以及运算放大器OP组成。运算放大器由第一级放大器、第二级放大器、以及两个电容器C2P和C2N组成。输入电压信号加载在端口VIP和VIN上，输出电压信号在端口VON和VOP上。电阻器R1P一端连接端口VIP，另一端连接节点V1P；电阻器R1N一端连接端口VIN，另一端连接节点V1N；电容器C1P一端连接节点V1P，另一端连接接地点；电容器C1N一端连接节点V1N，另一端连接接地点。电阻器R2N的一端连接节点V1P，另一端连接输出端口VON；电阻器R2P的一端连接节点V1N，另一端连接输出端口VOP。运算放大器OP含有第一级放大器和第二级放大器。运算放大器第一级放大器的正极输入端连接低通滤波器内部节点V1P，运算放大器第一级放大器的负极输入端连接低通滤波器内部节点V1N。运算放大器第一级放大器的正输出端与运算放大器第二级放大器的正输入端相连接。运算放大器第一级放大器的负输出端与运算放大器第二级放大器的负输入端相连接。电容器C2P的一端连接第二级放大器的正输入端，另一端连接第二级放大器的负输出端。电容器C2N的一端连接第二级放大器的负输入端，另一端连接第二级放大器的正输出端。电容器C1P和C1N是可调电容。电容器C2P和C2N是可调电容。输入差分信号是信号输入端VIP与VIN之间的电压差，标记为VI。输出差分信号是输出端口VOP和VON之间的电压差，标记为VO。运算放大器第一级放大器被建模为一个电压控制电流源。一个电压控制电流源的输入信号是电压，输出信号是电流。一个电压控制电流源的输入电压到输出电流之间的转换关系也称为跨导，在这里标记为GM。有源滤波器内部节点V1P和V1N对应的差分信号标记为V1。差分信号V1是运算放大器OP的输入信号，差分信号VO是运算放大器的输出信号。电阻器R1P和R1N的电阻值为R1。电阻器R2P和R2N的电阻值为R2。可变电容器C1P和C1N的电容值是C1。可变电容器C2P和C2N的电容值是C2。图4中，场效应管M0、M1、M2、M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变带宽有源低通滤波器，其特征在于，包括输入端、运算放大器、电容器、电阻和输出端；所述输入端分别连接电阻R1P和电阻R1N的一端，所述电阻R1P和电阻R1N的另一端分别连接节点V1P和节点V1N,所述电容器设有电容器C1P、电容器C1N、电容器C2P和电容器C2N，所述电容器C1P和电容器C1N的一端分别连接节点V1P和节点V1N,所述电容器C1P和电容器C1N的另一端接地；所述运算放大器设有第一级放大器和第二级放大器，所述第一级放大器的正极输入端连接节点V1P，所述第一级放大器的负极输入端连接节点V1N，所述第一级放大器的正输出端与运算放大器第二级放大器的正输入端相连接，所述第一级放大器的负输出端与第二级放大器的负输入端相连接，所述电容器C2P的一端连接第二级放大器的正输入端，另一端连接第二级放大器的负输出端，所述电容器C2N的一端连接第二级放大器的负输入端，另一端连接第二级放大器的正输出端。

【技术特征摘要】
1.一种可变带宽有源低通滤波器，其特征在于，包括输入端、运算放大器、电容器、电阻和输出端；所述输入端分别连接电阻R1P和电阻R1N的一端，所述电阻R1P和电阻R1N的另一端分别连接节点V1P和节点V1N,所述电容器设有电容器C1P、电容器C1N、电容器C2P和电容器C2N，所述电容器C1P和电容器C1N的一端分别连接节点V1P和节点V1N,所述电容器C1P和电容器C1N的另一端接地；所述运算放大器设有第一级放大器和第二级放大器，所述第一级放大器的正极输入端连接节点V1P，所述第一级放大器的负极输入端连接节点V1N，所述第一级放大器的正输出端与运算放大器第二级放大器的正输入端相连接，所述第一级放大器的负输出端与第二级放大器的负输入端相连接，所述电容器C2P的一端连接第二级放大器的正输入端，另一端连接第二级放大器的负输出端，所述电容器C2N的一端连接第二级放大器的负输入端，另一端连接第二级放大器的正输出端。2.根据权利要求1所述的一种可变带宽有源低通滤波器，其特征在于，所述运算放大器包括由场效应管M0、M1、M2、M3和M4组成的电流镜，所述场效应管M0、M1、M2、M3和M4的栅极连接在一起，所述场效应管M0、M1、M2、M3和M4的源极连接到接地点，所述场效应管M0的栅极与漏极相连接，所述场效应管M0用于接收偏置电流，并将偏置电流转换为对应的栅极电压，从而使所述场效应管M1、M2、M3、M4的漏极电流与场效应...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡佳文，
申请(专利权)人：上海甄平半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31