信号流图的实现高阶运放都极低通滤波器使用五个电流输出跨导放大器(CFTAs)

堤UO^*

纯粹与应用物理系、大学自然科学和应用科学,真理大学尼日利亚阿布贾

*通讯作者:: 堤UO
纯粹与应用物理系
自然科学和应用科学学院
真理大学阿布贾
尼日利亚
电子邮件:dikehenry8@gmail.com

收到日期:21/01/2020;接受日期:25/02/2020;发表日期:05/03/2020

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文摘

摘要目的:整机全极低通信号流图的实现高阶电流型电流转移函数与五电流输出跨导放大器(CFTAs)。第五了过滤器和一个输入三输出采用五CFTAs和五个电容器,它可以同时实现三阶低通,四阶低通,和目前基于低通响应,提出了电路拓扑。双极和CMOS技术用于CFTA实现。本研究旨在研究提供文献调查确定差距和当前从动件的设计和实现跨导放大器(CFTA)常数通用了。实现CFTA激活装置双极技术结构中描述CFTA已使用使用晶体管模型参数PR100N (PNP)和NP100N (NPN)双相阵列ALA400和COMS技术结构使用,0.5μm CMOS工艺参数对nMOS和pMOS晶体管。

方法:的方法是基于图的信号流图直接从给定的传递函数,然后获得,从图,涉及CFTAs Active-C过滤器。三阶巴特沃斯低通电路只需要三个CFTAs和三个接地电容器、四阶巴特沃斯低通电路只需要四个CFTAs和四个接地电容和基于巴特沃斯低通电路只需要五CFTAs五接地电容器。一个基于输入和输出滤波器的特点是它的传递函数。滤波器的传递函数的比例输出信号与输入信号的函数复杂的频率。获得的滤波器特性包括固有频率(ωo)和品质因数(q值),通过偏置电流跨导的电子调谐CFTAs的增益。由此产生的电路从合成过程是获得resistorless结构,特别适用于单片实现。电子电路也有低敏感性特征和展览可控性系数通过跨导CFTAs收益(gm)。

结果:证明该方法、三阶fourthorder,第五整机全极低通巴特沃斯滤波器的设计,并使用MATLAB仿真软件模拟。结论:研究模拟的三阶,四阶,整机全极低通滤波器进行了5次。CFTA电路使用MATLAB仿真软件进行模拟。仿真结果与理论一致。

关键字

当前输出跨导放大器(CFTA)、信号流图(SFG),巴特沃斯低通滤波器和MATLAB仿真软件

介绍

当前输出跨导放大器(CFTA)中引入Biolek D [1]。当前的输入和输出buildi ng块特别有用在实现模拟信号处理功能要求明确的电流输出。CFTA略有修改从传统电流差分跨导放大器(CDTA) [2)通过替换当前差分单元与当前的追随者和补充的用一个简单的电流镜电路复制z-terminal电流。CFTA CF通常实现的是一个复合translinear CCII,输送机电流跨导放大器(CCTA)直接CCII紧随其后的是在线旅行社(3]。CFTA元素是结合当前追随者和multioutput运算跨导放大器。因此,有几种结构实现的当前模式有源滤波器使用CFTAs [4]。然而,这项工作已经研究了整机全极低通滤波器的合成一般的n阶传递函数。同时,n阶低通滤波器的实现使用当前介绍了输送机在枪EO [5)电路的接地电阻太多了,例如当前输送机(n + 1), n接地电阻和接地电容器。因此,这项工作主要侧重于介绍通用合成过程的实现整机全极低通n阶传递函数。基于图的方法直接从给定的信号流图传递函数,然后获得,从图,涉及CFTAs Active-C过滤器。结果电路使用最小数量的n CFTAs和接地电容,使电路特别适用于单片实现。结果表明,这里提出的设计过程一般简单。从MATLAB仿真软件仿真结果说明本文所提出的设计过程的属性。

在现在的研究中,堤的最近的工作扩展到包括积极构建块当前输出跨导放大器(CFTA)及其基本应用程序(如放大器、接地和浮动电感和有源滤波器在模拟信号处理。由Matlab仿真软件设计实例和计算机模拟证实了该方法的有效性。它的各种工具应用过滤器和传统控制器(比例、积分、微分)。这些基于CFTA传统控制器通过计算机模拟研究及其特点进行了分析,在Matlab仿真软件验证。

文献综述

双极和CMOS技术用于CFTA实现。CFTA实现使用双极技术之一是报道Herencsar N [6]。这些电路的优点是高整体获得比基于CMOS实现。高增益,这些CFTA结构也产生高功率损耗是由于使用泄漏。另一个双相实现的扩展CFTA称为ZC-CFTA Tangsrirat给出了W (7]。在这种结构中,一个额外的z-terminal称为z-copy包括提供设计的灵活性。电流控制CFTA (CCCFTA)基于以下是技术提出了Jaikla W (8]。在此结构中,f-terminals的输入电压为零,因此这些终端有一个有限的电阻,可以通过偏置电流控制(9- - - - - -11]。

CMOS有时也称为对称互补金属氧化物半导体。“complementarysymmetry”一词指的是事实,典型的数码设计风格与CMOS使用互补和对称双p型(pmo)和n型(NMOS)金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)逻辑功能。CMOS technologybased CFTA结构也已经在文献中报道。一个这样的结构是在[Chauhan报道11)的一个优势在z-terminal高阻抗。的低功耗CMOS实现CFTA报道在李丫12]。在此结构中,使用FVF构成输入阶段,由于这CFTA输入电阻很低。报告的修改CFTA称为CC-CFTA Herencsar N [3)已获得更好的在线旅行社的优势和多个输出可以CFTA。另一个基于CMOS的CFTA报道Herencsar N [13]。这条赛道展览非常低输入阻抗,高(通常在GΩ)。可用CFTA的比较结构的电源电压,技术和的晶体管数量增加,功耗,提出了终端阻抗表1。

参考	技术	电源电压	姨现在	跨导增益	功耗
Tangsirat et al。	双相	±3 V	100年μA	2女士	- - - - - -
Lahiri et al。	双相	±2.5 V	50μA	0.96毫秒	- - - - - -
Jaikla et al。	双相	±1.5 V	100年μA	- - - - - -	8.11兆瓦
Tangsrirat et al。	0.35μCOMS	±2.5 V	10μA	- - - - - -	0.43兆瓦
Herencsar et al。	0.5μCOMS	±1.85 V	400年μA	- - - - - -	10.6兆瓦
辛格et al。	0.25μCOMS	±0.75 V	40μA		0.6兆瓦

表1。双相实现CFTA

双相实现CFTA用于这项工作所示图1。电路由一个电流输送电路Q1 -处置和运算跨导放大器Q9-Q20。因此,在这种情况下,跨导外部偏置电流正比IB,可以写成在哪里27°C是热电压。

图1:双相情感CFTA的实现。

CMOS实现CFTA

cmos CFTA电路实现适用于单片集成电路制造中显示图2。

图2:CMOS CFTA的实现。

CMOS实现CFTA用于这项工作所示图2。电路由一个电流输送电路Q1 -处置和运算跨导放大器Q9-Q20。因此,在这种情况下,跨导获得基于CMOS的1日CFTA (i = 1、2、3),通过偏置电流可以控制我_Bi可以写成在哪里是过程参数,是自由电子流动的通道,是单位面积上的栅氧化层电容,W和L分别通道宽度和长度。

文献调查

在过去的几十年里,目前的模式(CM)模拟信号处理已收到相当大的兴趣由于CM提供的优势技术阐述。这导致了出现各种厘米模拟构建块和CFTA是其中之一。CFTA块首次报道了Biolek D [2]。电流输出跨导放大器(CFTA)可以被认为是一个简化版的CDTA相反current-differencing单元的前端,它有一个当前的追随者的前端可以很容易地实现由接地CCII + Y-terminal。当前CCII输送机的操作应该是这样的,如果当前输送机(CCII +)是由一个电压跟随器(V_F)Y-terminal和x终端之间为了实现v_x= v_y和一个电流镜(CM) x终端和Z-terminal为了完成我_z=我_x(14]。的框图CFTA可以见图3。因此,这是一个四端构件具有一个输入终端f和三个输出末端的Z、x +和-。输出电流进入终端Z是一样的进入一个低阻抗终端f,而当终端Z终止阻抗,可我两个互补输出电流_{+ x}和我_{- x}分别给我吗_{+ x}= g_米v_z和我_{- x}= - g_米v_z。的CC-based实现CFTA所示图3 b也可以认为是一种特殊情况的CDTA输入终端n脚踏实地(12]。

图3:CFTA实现(a):实现框图;(b):实现CFTA使用CCII和OTA。

数学方法

当前的输入和输出构件特别有用在实现模拟信号处理功能要求明确的电流输出。CFTA及其行为的符号表征模型所示图4。假设标准符号,这个设备的终端定义关系可以表现为以下方程组(4]。

图4:CFTA。