穆格濾波器的小信號開環(huán)傳遞函數(shù)
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2024-08-05 16:42:51 | 352 次閱讀
壓控濾波器(VCF)是模擬頻率合成器的支柱。但有一個過濾器比其他過濾器更勝一籌,因為它具有創(chuàng)造性、有效性,而且(我有很好的權(quán)威)聽起來“出色”:穆格梯形過濾器。
在本系列文章中,我們將分析穆格梯形濾波器的行為,從小信號開環(huán)分析開始。
在上一篇文章中,我們介紹了濾波器的主要元素,并分析了驅(qū)動程序部分?,F(xiàn)在,我們將分析拓?fù)涞暮诵模V波器部分),并將濾波器的小信號開環(huán)傳遞函數(shù)作為一個整體來表示?! ≡诘?1 部分中,我們看到了 Moog 梯形濾波器的完整原理圖,并將其簡化為圖 1 所示的形式。
我們將拓?fù)鋭澐譃槿齻€元素:
駕駛員階段
中間過濾階段
輸出濾波器級 這三個階段如圖 2 所示。
同樣在第 1 部分中,我們推導(dǎo)出了驅(qū)動器級中的電壓和電流之間的關(guān)系,如上圖 2(a) 所示?,F(xiàn)在,我們將分析圖2(b)和圖2(c)中所示的濾波器級。
穆格濾波器的各個濾波器 濾波器部分彼此相似,不同之處在于一個驅(qū)動梯形圖中的另一個級,而另一個則連接到電源。兩者中都有相同的機制在起作用,因此我們只分析圖 3 中所示的機制。
圖4. 利用基極保持恒定電位并使電容器作為電抗離開這一事實。
圖7. 二極管/晶體管最終被混合 pi 模型取代。
這是公平的,像這樣的電流驅(qū)動RC電路并不常見。但是,注意到兩個并聯(lián)組件充當(dāng)分流器而不是電壓分壓器,它開始變得有意義。
作為容抗Xc減?。S著頻率的增加),電容器兩端的電壓減小。
用于晶體管偏置(驅(qū)動)電流 IC,我們假設(shè)貝塔系數(shù)很高。
對于中間濾波級,輸出電流—gmv外—成為下一部分的輸入電流。目前這個電流是:
這是我們計算開環(huán)增益所需的唯一其他結(jié)果。
總結(jié)一下這個濾波器部分:我們已經(jīng)證明,輸入電流會導(dǎo)致電容器兩端的電壓降與容抗成正比。隨著頻率的增加,電壓會降低,從而產(chǎn)生低通動作。它就像電容器和晶體管等效基極阻抗(跨導(dǎo))之間的電流驅(qū)動RC濾波器。對于中間級,晶體管電流用作下一部分的輸入電流,而電容器電壓本身則用作最頂部級的輸出。
綜合起來:計算開環(huán)增益
我們已經(jīng)介紹了驅(qū)動器和濾波器部分的傳遞函數(shù)?,F(xiàn)在我們準(zhǔn)備計算開環(huán)增益。對于 n 個濾波器級,我們可以結(jié)合之前的結(jié)果(一個驅(qū)動器、n-1 個中階梯濾波器部分和一個輸出濾波器部分),并找到,將輸出電容的左側(cè)為正:
$$ v_{out} = \left ({g_m v_{in}}\right ) \left ( \frac{-g_m}{2j\omega C + g_m} \right )^{n-1} \left ( \frac{-1}{2j\omega C + g_m} \right ) $$
這簡化為:
$$ v_{out} = \pm v_{in} \left ( \frac{g_m}{2j\omega C + g_m} \right )^{n} $$
其中 $$v_{out}$$ 表示 哪里 個偶數(shù)為正數(shù),而 n 個奇數(shù)為負(fù)數(shù)。開環(huán)電壓增益為:
$$ A = \pm \left ( \frac{g_m}{2j\omega C + g_m} \right )^{n} $$
利用 $$g_{m}$$ 大約等于 $$\frac{1}{{r_e} '}$$ 這一事實,我們可以改寫這是一個更熟悉的形式,
$$ A = \pm \left ( \frac{1}{j\omega r_e'C + 1}\right )^n $$ 您可能會注意到,這與RC低通濾波器的傳遞函數(shù)非常相似,
忽略反饋,左側(cè)的輸入電壓驅(qū)動小信號電流通過分支。支路之間的差分信號在電容器兩端產(chǎn)生電位差,從而允許發(fā)生“濾波”。一種觀察方式是,晶體管的跨阻與電容器產(chǎn)生一個RC濾波器。
輸出(作為最頂部電容器的電位)取決于流過該電容器的小信號電流。
到目前為止,我們已經(jīng)假設(shè)了一些重要的事情:
所有晶體管都共享相同的 beta(即,它們都匹配)。
通過每個晶體管基極的電流可以忽略不計。
晶體管充當(dāng)理想的相關(guān)電流源(無早期效應(yīng))。
所有晶體管都在有源區(qū)域偏置。
驅(qū)動器級共模電壓可以忽略不計。
偏置電流源是理想的。
即使有這些理想化,電路也會受到溫度依賴性的影響(隱藏在 gm術(shù)語和晶體管貝塔)。但是,回想一下,該電路用于模擬合成器,這些缺陷被認(rèn)為賦予了濾波器“特性”。
上一篇:線性直流信號光電隔離器
版權(quán)與免責(zé)聲明
凡本網(wǎng)注明“出處:維庫電子市場網(wǎng)”的所有作品,版權(quán)均屬于維庫電子市場網(wǎng),轉(zhuǎn)載請必須注明維庫電子市場網(wǎng),http://udpf.com.cn,違反者本網(wǎng)將追究相關(guān)法律責(zé)任。
本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它出處的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點或證實其內(nèi)容的真實性,不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時,必須保留本網(wǎng)注明的作品出處,并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題,請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。