电流反馈放大器实现通用电流模式滤波器的方块图设计方法
1、引言
电流模式电路具有能量消耗低、高频性能好等优点，用电流传输器实现的有源滤波器日益受到广泛的重视。电流反馈放大器（Current-feedback amplifier），简称为CFA，是一种等效于带有电压缓冲器的正型第二代电流传输器的又一种有源器件。目前，国内外学者已提出了一些用CFA实现的滤波器电路，这些滤波器有很好的性能，譬如具有实质性的、可扩展的带宽和很高的转换速率。但迄今尚没有用CFA实现电流模式滤波器的通用方法。本文首先提出一些用CFA、电容和电阻组成的基本积木块，然后采用基本积木块构成一类通用电流模式滤波器。其设计的思路明确，设计的方法具有通用性；所设计出的滤波器的参数ω0、Q和K均独立可调，灵敏度低。
2、实现方法与分析
1）基本积木块
一个电流反馈放大器CFA等效于一个正型第二代电流传输器（ CCⅡ+）与一个电压缓冲器的组合，其端口的关系为I+=0，V-=V+，IZ=I-和V0=VZ。采用CFA及电容、电阻等元件，可实现各类基本积木块，如表1所示，对该表感兴趣的朋友，请长按文末二维码识别，添加微信索取阅读。
2）设计方法举例：用CFA实现的通用电流模式滤波器
图1为通用有源状态变量滤波器的方块图，该图可同时实现低通、带通和高通滤波器的转移函数，其表达式如公式1所示：
HHP(s)=VH(s)/Vin(s)=Ks2/（s2+ω0s/Q+ω02）
HBP(s)=VB(s)/Vin(s)=Kω0s2/（s2+ω0s/Q+ω02）
HLP(s)=VL(s)/Vin(s)=Kω02/（s2+ω0s/Q+ω02）
（1）
运用表1中的CFA基本积木块，即可按图1所示的方块图实现通用的CFA电流模式滤波器，如图2所示。
该滤波器的转移函数仍同于公式1，电路的参数关系为：
ω0=1/（R0C）
Q=R2/R1 (2)
K= R1（1/ R2+1/ R3）
由于在该滤波器电路中R1=R3，故增益K亦写为：K=1+R1/R2，因此，实际上在该电路中仅使用3个CFA、2个电容C、2个电阻R0、2个电阻R1和一个电阻R2，即可实现低通、带通和高通的功能，使用的元件数少。
观察公式2可知，参数ω0、Q和K均独立可调的。
该滤波器电路中各参数的灵敏度为：
3、结论
采用CFA、电容C和电阻R，可以构成滤波器电路的基本积木块。而对于已知的通用有源滤波器的方块图，应用这些基本积木块，即可实现通用的CFA电流模式滤波器。所设计出的滤波器能同时实现低通、带通和高通功能，电路所使用的元件少，参数ω0、Q和K均独立可调，灵敏度低。更为重要的是，本文提出的是一种通用的设计方法，只要知道滤波器的方块图，即可应用已知的基本积木块来实现各种CFA电流模式滤波器。
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