基于信号流图的通用任意阶对数域滤波器设计方法

本文主要探讨了"基于信号流图的任意阶对数域滤波器设计"这一主题，针对当前集成电路技术的发展趋势，即低电压、低功耗和高频率的需求，对数域滤波器因其独特的性能——利用晶体管的对数压缩和指数扩展特性，能在低电源电压下提供大动态范围和良好的高频可调性，成为了研究热点。传统的方法如Frey的指数状态空间设计适用于二阶滤波器，但在设计高阶滤波器时复杂度增加；Perry和Roberts的LC梯形网络方法虽然能处理高阶设计，但依赖性强；而Drakakis等人的Bernoulli单元电路设计则需要直接面向晶体管设计，设计过程较为繁琐。 作者王春华和罗松江在现有研究的基础上，提出了一个通用的基于信号流图的任意阶对数域滤波器设计方法。这种方法的优势在于它能够有效地利用现有的设计经验和简化设计过程，使得设计出的n阶滤波器仅需2n个对数单元电路和n个接地电容，电路结构简洁，便于集成，特别适合低电压工作环境。滤波器的截止频率可以通过参考偏置电流进行精确控制，具有宽广的调节范围和优良的高频性能。 文章的关键部分是详细介绍了对数单元电路，这是一种基本构建块，如图1所示，所有晶体管参数相同，输出电流与输入电压之间呈对数关系。通过这种方式，可以构建出整个滤波器网络。接着，作者举例展示了三阶Butterworth滤波器的设计实例，并配合PSpice计算机模拟验证了所提设计方法的有效性和可行性。通过这个实例，读者可以直观地理解信号流图在实际滤波器设计中的应用和优化效果。 这篇研究论文提供了一个实用且灵活的对数域滤波器设计框架，对于提升电路设计效率，尤其是在高频和低功耗领域具有重要意义。通过阅读此文章，读者不仅能掌握对数域滤波器的设计原则，还能学习如何将其应用于实际电路设计中，以应对现代集成电路技术的挑战。