[实用新型]一种可变带宽有源低通滤波器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电路结构，具体涉及一种可变带宽有源低通滤波器。

背景技术

电子系统中经常使用的一种基于运算放大器的有源低通滤波器，如说明书附图1所示，图1所示的传统有源低通滤波器使用全差分结构，输入信号的正极是VIP，输入信号的负极是VIN，输出信号的负极VON，输出信号的正极是VOP。传统有源低通滤波器的差分结构由电阻器R1P、R1N、R2P、R2N、R3N和R3P，电容器C1P、C1N、C2P和C2N，以及运算放大器OP组成。当运算放大器为理想时，从输入端口到输出端口的传递函数是：电阻值R3与R1的比值决定有源低通滤波器的直流增益；电阻值R1、R2和R3，以及电容值C1和C2，决定了低通滤波器的带宽以及特性。

在实际电路实现中，运算放大器的带宽是有限的，为了达到40dB开环增益，运算放大器通常使用两级放大器结构，并使用电容来补偿相位，但传统方案低通滤波器的带宽最多只能达到运算放大器带宽五分之一。在一些特殊应用场景中，低通滤波器除了需要实现可以调节带宽的低通滤波特性，而且需要实现导通模式，在这种模式下滤波器需要达到尽可能高的带宽，传统低通滤波器结构比较难实现高带宽的导通模式。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可变带宽有源低通滤波器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种可变带宽有源低通滤波器，包括输入端、运算放大器、电容器、电阻和输出端；

所述输入端分别连接电阻R1P和电阻R1N的一端，所述电阻R1P和电阻R1N的另一端分别连接节点V1P和节点V1N,所述电容器设有电容器C1P、电容器C1N、电容器C2P和电容器C2N，所述电容器C1P和电容器C1N的一端分别连接节点V1P和节点V1N,所述电容器C1P和电容器C1N的另一端接地；

所述运算放大器设有第一级放大器和第二级放大器，所述第一级放大器的正极输入端连接节点V1P，所述第一级放大器的负极输入端连接节点V1N，所述第一级放大器的正输出端与运算放大器第二级放大器的正输入端相连接，所述第一级放大器的负输出端与第二级放大器的负输入端相连接，所述电容器C2P的一端连接第二级放大器的正输入端，另一端连接第二级放大器的负输出端，所述电容器C2N的一端连接第二级放大器的负输入端，另一端连接第二级放大器的正输出端。

优选地，所述运算放大器包括由场效应管M0、M1、M2、M3和M4组成的电流镜，所述场效应管M0、M1、M2、M3和M4的栅极连接在一起，所述场效应管M0、M1、M2、M3和M4的源极连接到接地点，所述场效应管M0的栅极与漏极相连接，所述场效应管M0用于接收偏置电流，并将偏置电流转换为对应的栅极电压，从而使所述场效应管M1、M2、M3、M4的漏极电流与场效应管M0的漏极电流成正比。

优选地，所述第一级放大器设有场效应管M2、M5、M6、M10和M11，所述场效应管M5的栅极与运算放大器的输入端连接,所述场效应管M6的栅极与运算放大器的输入端连接，所述场效应管M5的漏极与场效应管M10的漏极相连，所述场效应管M5的漏极与场效应管M10的漏极对应第一级放大器的负输出极，所述场效应管M6的漏极与场效应管M11的漏极相连，所述场效应管M6的漏极与场效应管M11的漏极对应第一级放大器的正输出极。

优选地，所述第二级放大器设有场效应管M1、M3、M9和M12，所述场效应管M1和M9的漏极与运算放大器的正输出端相连接，所述场效应管M3和M12的漏极与运算放大器的正输出端相连接，所述场效应管M9、M10、M11和M12的源极与电源相连，所述电容器C2P的一端连接M10的漏极，另一端与输出端相连，所述电容器C2N的一端连接场效应管M11的漏极，另一端与运算放大器输出端相连。

优选地，所述运算放大器还包括由场效应管M4、M7、M8、M13和M14组成的输出共模信号控制器，以及由电容器C3P和C3N、电阻器R3P和R3N组成输出共模信号探测器，所述场效应管M14的栅极与漏极连接，所述场效应管M10、M11与M13的栅极相连接。

本实用新型的技术效果和优点：本实用新型的滤波器可以实现更加高的带宽，且相比原有结构的传递函数更加接近二阶滤波器的特性，因为运算放大器自身的低通滤波特性被利用并整合为滤波器的一个部分，而不是像传统方案中，运算高大器的带宽限制给滤波器本身的二阶低通特性带来了一个寄生极点，并限制滤波器的最高带宽。同时结构更加简单，从而降低硬件成本，并且降低运行滤波器的能量损耗。

附图说明