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开关电容滤波器MF10的应用

姓 名： 张文英
指导老师： 孙传友
班 级： 仪器024班

内 容 摘 要
MF10是MOS开 关 电 容 有 源 滤 波 器 。 电 路 通 过 改 变 反 馈 方 式 可 实 现 带 通 ，全 通 ，高 通 ，低 通 ，带 阻 5 种 滤 波 器 的 功 能 ，改 变 外 接 电 阻 的 阻 值 可以 改 变 滤 波 器 的 增 益 及 品 质 因 数 Q 值 ，改 变 外 部 时 钟 可 以 改 变 中 心 频 率 w0 。由 于 它 具 有 使 用 简 单 ，体 积 小 ，功 耗 低 ，精 度 高 ，稳 定 性 好 等 优 点 ，因 而 它 得 到 了 广 泛 的 应 用 。

开关电容滤波器MF10的应用
一:MF10的简述
MF10为MOS开关电容有源滤波器，它由2个独立的滤波器模块组成。这2个
滤波器模块可以单独使用，构成一个一阶或二阶的滤波器电路；这2个模块也可级联构成四阶滤波器电路。MF10集带通，全通，高通，低通，带阻5种滤波器于一体，它对外部的唯一要求是滤波器所需的电阻。
二：MF10的框图

三：MF10的引脚及其功能简介

特殊引脚的说明：
1 引脚6（SA/B）:当SA/B接VA— ，滤波器求和端之一接模拟地AGND，当SA/B接VA+ ，滤波器求和端之一接低通（LPA或LPB）输出端。
2 引脚12（50/100）：用于设定时钟频率fCLK与滤波频率f0的比例。当12脚接高电平时，fCLK / f0 =50 ；当12脚接低地时，fCLK / f0 =100 。
四：MF10的应用举例
MF10由模拟信号通道和时钟控制电路2大部分组成，模拟信号通道由运算放大器，加减电路和2级积分电路组成。每级积分电路的传输函数均为w0 / s ，其中w0 =
2πf0 ，f0 由时钟频率fCLK 决定。

（1）MF10构成2阶带通和低通

如图，输入信号直接从S1A和S1B端引入，6脚接VA+ ，列该电路各引脚电压的方程
V（BPA）2 / R2 +V（BPA）1 =0
（V（BPA）2 — Vi —VLPA）w0 / s = V（BPA）1
V（BPA）1 w0 / s = VLPA
由以上3式可得
带通1 V（BPA）1 / Vi = —（w0 s）/（s2 +R2/R3 w0 s +w02）
带通2 V（BPA）2/ Vi =（R2/R3 w0 s）/（s2 +R2/R3 w0 s +w02）
低通 VLPA / Vi = —（w02）/（s2 +R2/R3 w0 s +w02）
其中带通1，带通2，低通的通带增益K0分别为 —R3 /R2 ，1 ，—1。
带通1，带通2的品质因数Q值分别是R3 /R2 ，R3 /R2 。
（2）MF10构成2阶高通，低通和带通

如图，输入信号从滤波器的加法运放的反相输入端引入，3(18)脚为VHPA(VHPB) ，6脚接VA— ，列该电路各引脚电压的方程
VIN /R1 + VHP /R2 + VBP /R3 + VLP /R4 = 0
(VHP — 0 — 0 ) w0/s = VBP
由以上2式可得
高通 VHPA /VIN = —（R2/R1s2）/(s2+R2/R3 w0 s +R2/R4 w02)
带通 VBPA /VIN = —（R2/R1 w0 s）/(s2+R2/R3 w0 s +R2/R4 w02)
低通 VLPA /VIN = —（R2/R1 w02）/(s2+R2/R3 w0 s +R2/R4 w02)
其中高通，带通，低通的通带增益K0分别为 —R2/R1 ，—R3/R1 ，—R2/R1 。
高通，带通，低通的固有频率w0’=(R2/R4)1/2w0
带通的品质频率因数Q ＝(R2/R4)1/2R3/R2
（3）MF10构成2阶带阻，带通和低通

输入信号从滤波器的加法运放的反相输入端引入，6脚接VA+ ，列该电路各引脚电压的方程
VIN / R1 + VNA / R2 + VBPA / R3 = 0
VNA = s/ w0 VBPA + w0 / s VBPA
VLPA = w0 / s VBPA
由以上2式可得
带通 VBPA / VIN = —（R2/R1 w0 s）/（ s2 +R3/R2 w0 s +w02）
低通 VLPA / VIN = —（R2/R1 w02）/（ s2 +R3/R2 w0 s +w02）
带阻 VNA / VIN = —（R2/R1 w02 + R2/R1s2）/（ s2 +R3/R2 w0 s +w02）
其中带通，低通，带阻的通带增益K0分别为 —R2/R1 ，—R3/R1 ，—R2/R1 。
（4）MF10构成4阶低通滤波

输入信号SIA端（即第5脚）引入，6脚接VA+ ，列该电路各引脚电压的方程（以下方程中下标表示第几引脚）
V3 /R2 + w0 / sV2 /R3 = 0
s/ w0V2 = V3 — VIN — w0 / s V2
V18 / R2’ + s/ w0V0/R3’ = 0
s2/ w02 V0 = V18 — V0 —w0/ s V2
由以上4式可得
V0 / VIN = 1/{（s2 +R2/R3 w0 s +w02）（s2 +R2’ /R3’ w0 s +w02）}
阻尼系数D1 =（R2/R3 w0）/（2 w0）= R2/（2R3）
阻尼系数D2 =（R2’ /R3’ w0）/（2 w0）= R2’ /（2R3’）