基于MO-OTAS和CCCII的单片机与DSP集成通用滤波器设计

在现代电子系统中，单片机（Microcontroller）和数字信号处理器（DSP）的应用日益广泛，特别是在需要高精度、高速度信号处理的领域。本文着重探讨了单片机与DSP中基于电流模式技术的滤波器设计，具体是基于MO-OTAS（电流传输器MO-Operational Transconductance Amplifier Switch）和CCCII（Current-Controlled Current Source with Input Current Inversion）的通用滤波器。 电流模式电路以其独特的优势吸引了众多研究者，尤其是电流控制第二代电流传送器CCCII和跨导运算放大器OTA。这两种器件因其结构简单、高频性能优良，成为构建连续时间滤波器的理想选择。CCCII特别适合高频和高速信号处理，其内部的固有电阻特性使得设计更为灵活，能适应各种应用场景。 文章提出了一种新颖的设计，即使用一个MO-CCC，两个MO-OTAS以及三个接地电容构成的电流模式滤波器。这个设计的优点在于所有的电容都接地，有利于实现小型化和集成，同时，中心频率和品质因数可以独立调整，提供了更高的灵活性。设计的关键在于利用这些器件的特性，通过仿真验证了提出的二阶电流模式滤波器的理论正确性。 MO-OTAS电路，如图1所示，其工作原理是将输入电压转换为电流输出，而CCCII±则通过控制输入电流来调整输出电流，如图2所示。理想情况下，OTAS的输出电流Io与输入差模电压Vd的关系由跨导增益gm决定，而CCCII±的端口特性可通过混合矩阵方程描述，如图3所示，其输入电阻Rx受偏置电流Ib影响。 在实际设计中，研究人员会精确控制这些器件的参数，如OTAS的增益和CCCII的输入电阻，以达到所需的滤波效果。这种电流模式滤波器不仅提高了系统的效率，还降低了噪声，对单片机和DSP系统的稳定性和性能提升起到了关键作用。 总结来说，本文介绍了如何利用MO-OTAS和CCCII这些电流模式器件构建高性能的通用滤波器，其在单片机与DSP系统中的应用展示了电流模式技术在信号处理领域的潜力。通过深入理解和优化设计，这类滤波器可以在许多领域，如通信、音频处理或传感器应用中发挥重要作用。