[实用新型]一种含直流精度的可调谐滤波电路

说明书

技术领域：

本发明涉及电气滤波电路，更具体地，本发明涉及一种过滤器，它具有可调谐的交流响应特性和改进的直流精度。 

背景技术：

目前使用的电气滤波网络的各种类型，其中最简单的是一个一阶或二阶RC低通滤波网络。一阶RC网络的输入端和输出端之间连着一个电阻器和电容器。二阶RC网络的输入端和输出端之间包括两个这样的电阻器和电容器，具体地如图1所示。这种类型的低通滤波网络的直流高度准确。除了通过从输入端子到输出端，这种不含有源元件的网络不会影响直流成分。对于图1中一个纯粹的RC滤波电路类型，图2的实线曲线充分说明了纵轴输出电压是横轴频率的函数。纯粹的RC滤波网络的直流精度并不改变，因为输出端的直流分量等于输入端的直流分量。 

虽然直流高度准确，参照图2可以看出，单纯的RC滤波网络产生的输出电压的直流频率立即逐渐减少，并持续下去直至达到截止频率Fc。通过定义的Fc是输入电压衰减3个分贝或者Vout＝Vin√2时的频率。理想情况下，一个低通滤波器保持输入电压和输出电压相等，即在整个输入电压(在以上的截止频率)中，通过零点频率和一个特地选择的截止频率间的低频带的单位增益降为零。理想的带通滤波器在零波段和单位增益之间表现出类似的瞬时变化。 

为了增强滤波网络的利滚降特性，建议将一个纯粹的RC电路网络和一个包括有源器件(例如运算放大器)的电路结合在一起。有源电路配合RC网络通过减少通带滚降来提高滤波器的性能。不幸的是，这样的有源滤波器一般都没有直流精度。即在零频率处的输出可能等于输入的直流分量，或者大于或小于直流分量。运算放大器试图补偿在输入信号中的直流分量的一个后果就是出现直流偏移误差。 

众所周知，有源滤波电路的一些具体实例包括开关电容网络组成的电容器、模拟开关和运算放大器。与传统的有源RC滤波器相比，开关电容滤波器的优点是通过一个可调的时钟频率和电容比值，而不是按照RC产品来确定滤波器的传递特性。由于电容比值可以通过使用现有的半导体加工技术非常精确地被控制在，并且相对温度是稳定的，这就可能实现非常精确滤波器传递函数。 

然而，设计有源滤波器过程中，加入开关电容网络需要考虑在网络外部的电 阻和电容(RC)元素对响应特性的影响。由于过滤器的响应特性往往取决于开关电容网络的时钟频率，当在外部或内部的时钟频率改变时滤波器的响应特性也会改变形状。这种形状的扰动会导致性能降低，在极端情况下，甚至可能会导致过滤器停止按期望的方式运作。因此，为了按照期望的响应特性来调整过滤器，外部RC元素需要在每个时钟频率分别被选择。 

发明内容：

鉴于上述情况，本发明的一个目的是提供一种过滤器的架构以产生具有改善的直流精度和相对快速的滚降特性的滤波网络。 

本发明的另一目的是提供一种能使用有源器件的滤波网络，其中，施加到过滤器的输入信号的直流偏移等于滤波器的输出信号的直流偏移。 

本发明的再一个目的是提供可由时钟调整的开关电容滤波器，并且在每个时钟频率都不需要调整外部RC元件。 

本发明的技术解决方案： 

正如将要看到的那样，本发明包括一个高度准确的直流并且能够执行任意复杂度的传递函数的滤波网络。该过滤器的网络包括一个差分积分、求和网络，滤波网络的输入端连接第一输入端、第二输入端和一个输出端。有预定义传递函数的滤波网络连接在输出端和一个输出端之间。此外，反馈路径的输出端连接到上述第二输入端口的差分积分、求和网络。滤波网络和差分积分、求和网络一起运作，以便不影响施加到输入端的输入信号的直流分量幅值。即使对于使用有源器件的滤波网络也具有本发明的高精度直流特征。此外，即使滤波网络具有可调节的传递特性，滤波器的整体传输特性仍然具有高精度直流，如被插入的时钟可调开关电容滤波器。 

本发明提出一种含直流精度的可调谐滤波电路，滤波网络具有一个输入端和一个输出端，包括：差分积分、求和网络的第一输入端口连接到上述输入端、第二输入端口和一个输出端口；上述差分积分、求和网络在上述第一输入端口接收一个输入信号，在上述第二输入端口接收一个反馈信号；滤波网络将上述输出口连接到上述输出端子；从上述输出端到上述第二输入端口的反馈路径用于提供上述反馈信号；其中，上述滤波网络与上述差分积分、求和网络协作以便不影响上述输入信号的直流分量的幅值。 

进一步，上述差分积分、求和网络包括一个运算放大器，它的非反相输入端连接到上述第一输入端口，而反相输入端的电阻连接到上述第二输入端口。