基于SCF及CPLD的程控濾波電路設計

0引言

在測控、通訊以及信號處理等領域，存在著頻率在較寬范圍內變化的信號，對這樣的信號進行濾波，需要濾波器能靈活變換通帶。由RC網絡與運算放大器構成的RC有源濾波器對固定通帶內的信號進行濾波能取得好的效果，但其截止頻率一般需由外部元件調節，在信號頻率變化較大，需要靈活變換通帶時，其截止頻率精度和通帶調節方式均難以滿足實際需要。以MOS開關、電容器和運算放大器為核心的單片集成器件SCF，以其對截止頻率的精確控制，頻率響應特性可大范圍調節，編程控制簡單，有效解決了模擬濾波器的通帶調節問題，在濾波電路設計中得到廣泛應用。

1 SCF基本原理

SCF原理的基礎是開關電容與電阻的等效：在電容兩端開關控制下，電容被充放電，電荷的轉移過程產生脈沖電流，可以計算其平均值。當開關頻率足夠快時，該電流等效于流過電阻的電流，可看作是電阻被開關電容取代。可以證明，電阻R可表示為開關電容Ck與開關切換周期T的比值：