連續(xù)時(shí)間濾波器,什么是連續(xù)時(shí)間濾波器

許多現(xiàn)代通信系統(tǒng)如電視、電話等都包括各種各樣的濾波器。一般來(lái)說(shuō)，濾波器可以分成兩大類即無(wú)源濾波器和有源濾波器。從20世紀(jì)20年代到20世紀(jì)60年代末，許多濾波器是由無(wú)源元件如電阻、電容和電感組成。而其中的無(wú)源LC梯形網(wǎng)絡(luò)是一種非常有用的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼘?duì)元件的變化不太敏感。20世紀(jì)50年代人們發(fā)現(xiàn)，用有源電路來(lái)代替體積大而且價(jià)格昂貴的電感可以大大地減小電路的尺寸和降低電路的成本。20世紀(jì)60年代中期高質(zhì)量的有源器件如運(yùn)算放大器開(kāi)始出現(xiàn)。20世紀(jì)70年代中期有源RC濾波器開(kāi)始流行，人們開(kāi)始考慮將濾波器進(jìn)行集成。在最近二十年，有源集成濾波器在信號(hào)處理應(yīng)用中開(kāi)始變得越來(lái)越重要。在這樣的電路中，有源器件是單片集成的。與由分立有源元件構(gòu)成的濾波器相比，這些單片集成電路有著許多優(yōu)點(diǎn)，減少了系統(tǒng)中元件的數(shù)目，山于芯片上元件的良好匹配性使得濾波器的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了不少。此外，自動(dòng)調(diào)諧電路能夠減少工藝和溫度變化所帶來(lái)的誤差，與分立無(wú)源濾波器相比，集成濾波器大大地減少了寄生電容。當(dāng)集成濾波器進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，其成本也極大地降低了，對(duì)于生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，集成濾波器相對(duì)便宜。另外，可使印刷電路板上的元件更少，這樣會(huì)使成本更低，可靠性更高，尺寸更小，功耗更低。因此，將濾波器盡可能地進(jìn)行集成是非常重要的。

基本原理
現(xiàn)在，連續(xù)時(shí)間濾波器實(shí)現(xiàn)的方法有多種，如有源RC濾波器，MOSFET-C濾波器，Gm-C濾波器，Gm-C-OPAMP濾波器等。連續(xù)時(shí)間濾波器能夠直接處理模擬信號(hào)，它不需要經(jīng)過(guò)A/D, D/A轉(zhuǎn)換、采樣和保持以及抗混疊濾波器。目前連續(xù)時(shí)間濾波器的頻率能夠達(dá)到幾百M(fèi)Hz，因而廣泛地用于高頻應(yīng)用中。對(duì)于高性能的連續(xù)時(shí)間濾波器，主要類型有三種:有源RC濾波器，MOSFET-C濾波器，跨導(dǎo)電容(Gm-C)濾波器。它們一般都用MOS或BiCMOS技術(shù)以及雙極型晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)。

RC有源濾波器是山運(yùn)算放大器、電阻、電容這些基本元件構(gòu)成的。在集成電路中，這些電阻由普通的電阻或多晶硅來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是，這類濾波器對(duì)RC元件的變化比較敏感。一般來(lái)說(shuō)，這類濾波器一般適用于低頻應(yīng)用中。因而這類濾波器的應(yīng)用受到了很大的限制。

MOSFET-C濾波器是基于有源RC濾波器得來(lái)的，它的電阻用工作在線性區(qū)MOS管來(lái)實(shí)現(xiàn)。它的一個(gè)主要問(wèn)題是失真問(wèn)題。我們可用一組晶體管來(lái)代替單個(gè)的品體管來(lái)消除失真。然而，即使采用了這樣的措施，其工作頻率也不會(huì)太高，主要是運(yùn)算放大器限制了其工作頻率。

跨導(dǎo)電容(Gm-C)濾波器比前面討論過(guò)的濾波器有許多優(yōu)點(diǎn)，最主要的是它有較低的功耗和較高的應(yīng)用頻率。跨導(dǎo)電容(Gm-C)濾波器由跨導(dǎo)Gm和電容C組成?？鐚?dǎo)電容(Gm-C)濾波器被普遍應(yīng)用于高頻領(lǐng)域，例如在通信系統(tǒng)中，濾波器是非常重要的組成部分。在射頻(RF)接收系統(tǒng)中，天線的輸出緊跟，個(gè) 射頻預(yù)選擇濾波器(Pre-SelectF ilter),混頻器前需要鏡像反射濾波器(image-Rejection Filter), AID轉(zhuǎn)換前需要經(jīng)過(guò)信道選擇濾波器(Channel Selection Filter)和抗混疊濾波器(Anti-Aliasing Filter).另一個(gè)典型的應(yīng)用是計(jì)算機(jī)中的硬盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在從硬盤中讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候，必須要有一個(gè)均衡濾波器(Equalization Filter)，以提供延遲補(bǔ)償，減小信號(hào)間的干擾。上述這些濾波器的共同點(diǎn)是它們都工作在非常高的頻率上，范圍可能從幾兆赫茲到幾百兆赫茲，甚至達(dá)到幾十吉赫茲。