CMOS 滤波器设计笔记

CMOS滤波器设计是一项关键的技术，特别是在模拟和数字信号处理领域。CMOS滤波器设计笔记主要关注如何设计满足特定需求的滤波器，并利用CMOS技术来实现。以下是一些关键知识点： 1. **滤波器类型与拓扑结构**： - **巴特沃兹型滤波器**：其特点是通带内的幅度特性最为平坦，但衰减相对较慢。由于所有零点都在无穷远处，这种滤波器通常用于要求通带平坦度较高的应用。 - **切比雪夫I型滤波器**：具有快速的衰减率，但通带内存在等纹波，牺牲了平坦度来换取更快的滚降速度。 - **切比雪夫II型滤波器**：在阻带内有等纹波，适用于对阻带性能要求高的应用。 - **椭圆型滤波器（考尔型）**：同时在通带和阻带都有等纹波特性，提供了更灵活的设计选择。 2. **滤波器设计步骤**： - **指标分析**：根据需要的带宽、通带纹波、阻带纹波和衰减速率等参数来确定滤波器的形式和阶数。 - **传递函数确定**：通过计算不同类型的滤波器模型，找出满足指标的最小阶数的传递函数。 - **S域到Z域转换**：因为CMOS滤波器通常在数字域（Z域）中实现，所以需要将模拟滤波器的S域传递函数转换到Z域。常用的转换方法包括冲击响应不变法、阶跃响应不变法和双线性变换法。 3. **SCF滤波器**： - SCF（Silicon Capacitor Filter）滤波器是基于CMOS技术的滤波器，采用无源元件如硅电容来代替传统的RC网络，从而实现更紧凑和集成化的滤波器设计。 - SCF滤波器本质上是IIR（无限脉冲响应）数字滤波器，因为它们通过反馈网络实现，能够达到高Q值和高选择性。 4. **电路结构确定**： - 在确定了传递函数之后，下一步是选择适当的电路结构，例如Tow-Thomas或KHN二阶滤波器。然而，这些结构可能不适用于高Q值应用，因为它们的滤波器种类有限。 5. **软件工具**： - 在设计过程中，软件工具如FilterSolution可以辅助计算和比较不同滤波器的性能，以选择最佳设计方案。 CMOS滤波器设计是一个涉及理论计算、模拟滤波器到数字滤波器转换以及实际电路实现的复杂过程。设计者需要权衡各种滤波器类型的优势和限制，结合特定的应用需求来做出最佳决策。