臺灣博碩士論文加值系統

本文提出了一個使用第二代電流傳輸器(CCII)和差動電壓電流傳輸器(DVCC)，三個電阻及兩個接地電容的濾波器電路。此電路具有高輸入阻抗的特點，並且可以實現高通、帶通和低通三種電壓模式濾波功能。該電路所使用的電容器皆為接地電容器，非常適合使用於積體電路製程。對電路中的理論進行模擬，並證實了模擬結果與理論分析相符。

This paper describes a filter circuit based on one second-generation current conveyor (CCII), one differential voltage current conveyor (DVCC), three resistors and two grounded capacitors. Outputs of three voltage-mode filter responses, which are highpass, bandpass and lowpass are available in the proposed circuit. The proposed circuit has the feature of high input impedance. It employs only grounded capacitors and is ideal for integration. Simulation results are carried out to confirm the theoretical analysis.

目錄
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
第一章 緒論 1
1-1 研究背景 1
1-2 研究動機與目的 2
1-3 論文編排 4
第二章 電流式主動元件簡介 5
2-1 Nullor等效模型 5
2-2電流傳輸器 8
2-2.1第一代電流傳輸器 9
2-2.2第二代電流傳輸器 11
2-2.3差動電壓電流傳輸器 15
第三章 使用兩個電流傳輸器的高輸入阻抗電壓模式高通、帶通和低通濾波器 17
3-1濾波電路簡介 17
3-1.1二階濾波器 19
3-1.2靈敏度 23
3-2高輸入阻抗電壓模式高通、帶通和低通濾波器 24
3-3 CCII與DVCC之非理想特性分析 26
3-4靈敏度分析 28
第四章 模擬結果與驗證 29
4-1模擬結果 29
4-2被動元件之模擬分析 39
4-2.1單一被動元件之變動誤差 39
4-2.2元件同時變動之變動誤差 71
4-3結論 90
第五章 總論 91
參考文獻 92

圖目錄
圖2-1.1 Nullor等效模型 5
圖2-1.2 Nullator等效模型 6
圖2-1.3-a正型Norator模型 7
圖2-1.3-b負型Norator模型 7
圖2-2.1 CC元件符號 8
圖2-2.2 CCI內部電路 9
圖2-2.3 CCI元件符號 9
圖2-2.4 CCI之Nullor等效模型 10
圖2-2.5 CCII元件符號 11
圖2-2.6 CCII之Nullor等效模型 11
圖2-2.7由BJT所設計之CCII+電路 13
圖2-2.8由BJT所設計之CCII-電路 13
圖2-2.9由CMOS所設計之CCII+電路 14
圖2-2.10由CMOS所設計之CCII-電路 14
圖2-2.11 DVCC元件符號 15
圖2-2.12 DVCC之內部電路 16
圖3-1.1低通濾波器之理想與實際頻率響應 20
圖3-1.2高通濾波器之理想與實際頻率響應 20
圖3-1.3帶通濾波器之理想與實際頻率響應 21
圖3-1.4帶斥濾波器之理想與實際頻率響應 21
圖3-1.5全通濾波器之理想頻率響應 22
圖3-2.1使用DVCC、CCII所設計之電壓模式濾波器電路圖 24
圖4-1.1 Matlab所畫出之高通濾波增益模擬值 31
圖4-1.2 Matlab所畫出之高通濾波增益模擬與理論值比對圖 31
圖4-1.3 Matlab所畫出之高通濾波相位模擬值 32
圖4-1.4 Matlab所畫出之高通濾波相位模擬與理論值比對圖 32
圖4-1.5 Matlab所畫出之帶通濾波增益模擬值 33
圖4-1.6 Matlab所畫出之帶通濾波增益模擬與理論值比對圖 33
圖4-1.7 Matlab所畫出之帶通濾波相位模擬值 34
圖4-1.8 Matlab所畫出之帶通濾波相位模擬與理論值比對圖 34
圖4-1.9 Matlab所畫出之低通濾波增益模擬值 35
圖4-1.10 Matlab所畫出之低通濾波增益模擬與理論值比對圖 35
圖4-1.11 Matlab所畫出之低通濾波相位模擬值 36
圖4-1.12 Matlab所畫出之低通濾波相位模擬與理論值比對圖 36
圖4-1.13高通濾波之頻率響應圖 37
圖4-1.14帶通濾波之頻率響應圖 37
圖4-1.15低通濾波之頻率響應圖 38
圖4-2.1 R1增加5%之高通濾波增益響應 41
圖4-2.2 R1增加5%之高通濾波相位響應 41
圖4-2.3 R1增加5%之帶通濾波增益響應 42
圖4-2.4 R1增加5%之帶通濾波相位響應 42
圖4-2.5 R1增加5%之低通濾波增益響應 43
圖4-2.6 R1增加5%之低通濾波相位響應 43
圖4-2.7 R1減少5%之高通濾波增益響應 44
圖4-2.8 R1減少5%之高通濾波相位響應 44
圖4-2.9 R1減少5%之帶通濾波增益響應 45
圖4-2.10 R1減少5%之帶通濾波相位響應 45
圖4-2.11 R1減少5%之低通濾波增益響應 46
圖4-2.12 R1減少5%之低通濾波相位響應 46
圖4-2.13 R2增加5%之高通濾波增益響應 47
圖4-2.14 R2增加5%之高通濾波相位響應 47
圖4-2.15 R2增加5%之帶通濾波增益響應 48
圖4-2.16 R2增加5%之帶通濾波相位響應 48
圖4-2.17 R2增加5%之低通濾波增益響應 49
圖4-2.18 R2增加5%之低通濾波相位響應 49
圖4-2.19 R2減少5%之高通濾波增益響應 50
圖4-2.20 R2減少5%之高通濾波相位響應 50
圖4-2.21 R2減少5%之帶通濾波增益響應 51
圖4-2.22 R2減少5%之帶通濾波相位響應 51
圖4-2.23 R2減少5%之低通濾波增益響應 52
圖4-2.24 R2減少5%之低通濾波相位響應 52
圖4-2.25 R3增加5%之高通濾波增益響應 53
圖4-2.26 R3增加5%之高通濾波相位響應 53
圖4-2.27 R3增加5%之帶通濾波增益響應 54
圖4-2.28 R3增加5%之帶通濾波相位響應 54
圖4-2.29 R3增加5%之低通濾波增益響應 55
圖4-2.30 R3增加5%之低通濾波相位響應 55
圖4-2.31 R3減少5%之高通濾波增益響應 56
圖4-2.32 R3減少5%之高通濾波相位響應 56
圖4-2.33 R3減少5%之帶通濾波增益響應 57
圖4-2.34 R3減少5%之帶通濾波相位響應 57
圖4-2.35 R3減少5%之低通濾波增益響應 58
圖4-2.36 R3減少5%之低通濾波相位響應 58
圖4-2.37 C1增加5%之高通濾波增益響應 59
圖4-2.38 C1增加5%之高通濾波相位響應 59
圖4-2.39 C1增加5%之帶通濾波增益響應 60
圖4-2.40 C1增加5%之帶通濾波相位響應 60
圖4-2.41 C1增加5%之低通濾波增益響應 61
圖4-2.42 C1增加5%之低通濾波相位響應 61
圖4-2.43 C1減少5%之高通濾波增益響應 62
圖4-2.44 C1減少5%之高通濾波相位響應 62
圖4-2.45 C1減少5%之帶通濾波增益響應 63
圖4-2.46 C1減少5%之帶通濾波相位響應 63
圖4-2.47 C1減少5%之低通濾波增益響應 64
圖4-2.48 C1減少5%之低通濾波相位響應 64
圖4-2.49 C2增加5%之高通濾波增益響應 65
圖4-2.50 C2增加5%之高通濾波相位響應 65
圖4-2.51 C2增加5%之帶通濾波增益響應 66
圖4-2.52 C2增加5%之帶通濾波相位響應 66
圖4-2.53 C2增加5%之低通濾波增益響應 67
圖4-2.54 C2增加5%之低通濾波相位響應 67
圖4-2.55 C2減少5%之高通濾波增益響應 68
圖4-2.56 C2減少5%之高通濾波相位響應 68
圖4-2.57 C2減少5%之帶通濾波增益響應 69
圖4-2.58 C2減少5%之帶通濾波相位響應 69
圖4-2.59 C2減少5%之低通濾波增益響應 70
圖4-2.60 C2減少5%之低通濾波相位響應 70
圖4-2.61 R1、R2、R3同時增加5%之高通濾波增益響應 72
圖4-2.62 R1、R2、R3同時增加5%之高通濾波相位響應 72
圖4-2.63 R1、R2、R3同時增加5%之帶通濾波增益響應 73
圖4-2.64 R1、R2、R3同時增加5%之帶通濾波相位響應 73
圖4-2.65 R1、R2、R3同時增加5%之低通濾波增益響應 74
圖4-2.66 R1、R2、R3同時增加5%之低通濾波相位響應 74
圖4-2.67 R1、R2、R3同時減少5%之高通濾波增益響應 75
圖4-2.68 R1、R2、R3同時減少5%之高通濾波相位響應 75
圖4-2.69 R1、R2、R3同時減少5%之帶通濾波增益響應 76
圖4-2.70 R1、R2、R3同時減少5%之帶通濾波相位響應 76
圖4-2.71 R1、R2、R3同時減少5%之低通濾波增益響應 77
圖4-2.72 R1、R2、R3同時減少5%之低通濾波相位響應 77
圖4-2.73 C1、C2同時增加5%之高通濾波增益響應 78
圖4-2.74 C1、C2同時增加5%之高通濾波相位響應 78
圖4-2.75 C1、C2同時增加5%之帶通濾波增益響應 79
圖4-2.76 C1、C2同時增加5%之帶通濾波相位響應 79
圖4-2.77 C1、C2同時增加5%之低通濾波增益響應 80
圖4-2.78 C1、C2同時增加5%之低通濾波相位響應 80
圖4-2.79 C1、C2同時減少5%之高通濾波增益響應 81
圖4-2.80 C1、C2同時減少5%之高通濾波相位響應 81
圖4-2.81 C1、C2同時減少5%之帶通濾波增益響應 82
圖4-2.82 C1、C2同時減少5%之帶通濾波相位響應 82
圖4-2.83 C1、C2同時減少5%之低通濾波增益響應 83
圖4-2.84 C1、C2同時減少5%之低通濾波相位響應 83
圖4-2.85 R1、R2、R3、C1、C2同時增加5%之高通濾波增益響應 84
圖4-2.86 R1、R2、R3、C1、C2同時增加5%之高通濾波相位響應 84
圖4-2.87 R1、R2、R3、C1、C2同時增加5%之帶通濾波增益響應 85
圖4-2.88 R1、R2、R3、C1、C2同時增加5%之帶通濾波相位響應 85
圖4-2.89 R1、R2、R3、C1、C2同時增加5%之低通濾波增益響應 86
圖4-2.90 R1、R2、R3、C1、C2同時增加5%之低通濾波相位響應 86
圖4-2.91 R1、R2、R3、C1、C2同時減少5%之高通濾波增益響應 87
圖4-2.92 R1、R2、R3、C1、C2同時減少5%之高通濾波相位響應 87
圖4-2.93 R1、R2、R3、C1、C2同時減少5%之帶通濾波增益響應 88
圖4-2.94 R1、R2、R3、C1、C2同時減少5%之帶通濾波相位響應 88
圖4-2.95 R1、R2、R3、C1、C2同時減少5%之低通濾波增益響應 89
圖4-2.96 R1、R2、R3、C1、C2同時減少5%之低通濾波相位響應 89

[1]C Toumazou, F. J. Lidgey, and D. Haigh, Analogue IC Design : The Current-Mode Approach, Presbyterian Publishing Corp, 1990.

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[3]O. Ciekoglu, “Current feedback operational amplifiers and current conveyors; an overview and recent developments,” Proceedings of the 6th International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipments, pp. 643-648, 1998.

[4]G. W. Roberts and A. S. Sedra, “All current-mode frequency selective circuits,” Electronics Letters, vol. 25, no. 12, pp. 759-761, 1989.

[5]A. M. Soliman, “Current conveyors steer universal filter,” IEEE Circuits and Devices Magazine, vol. 11, pp. 45-46, 1995.

[6]J. W. Horng, J. R. Lay, C. W. Chang, and M. H. Lee, “High input impedance voltage-mode multifunction filters using plus-type CCIIs,” Electronics Letters, vol. 33, pp. 472-473, 1997.

[7]J. W. Horng, and M. H. Lee, “High input impedance voltage-mode lowpass, bandpass and highpass filter using current-feedback amplifiers,” Electronics Letters, vol. 33, pp. 947-948, 1997.

[8]J. W. Horng, “High-input impedance voltage-mode universal biquadratic filter using three plus-type CCIIs,” IEEE Transactions on Circuits and Systems-II: Analog and Digital Signal Processing, vol. 48, pp. 996-997, 2001.

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[10]L. T. Bruton, RC-active Circuits, Theory and Design, Prentice Hall, Englewood Cliffs, N. J., 1980.

[11]A. S. Sedra, G. W. Roberts and F. Gohh, “The current conveyor: history, progress and new results,” in IEE Proceedings G – Circuits, and Systems, vol. 137, no. 2, pp. 78-87, Apr. 1990.
 
[12]K. C. Smith, A. Sedra, “The current conveyor¬-a new circuit building block,” in Proceedings of the IEEE, vol. 56, no. 8, pp. 1368-1369, Aug. 1968.

[13]A. Fabre, M. Alami, “A versatile translinear cell-library to implement high performance analog ASICs,” [Proceeding] EURO ASIC ‘90, pp. 89-94, Paris, 1990.

[14]W. Surakampontorn, V. Riewruja, K. Kumwachara and K. Dejhan, “Accurate CMOS-based current conveyors,” IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 40, no. 4, pp. 699-702, Aug. 1991.

[15]H. O. Elwan, A. M. Soliman, “Novel CMOS differential voltage current conveyor and its applications,” IEEE Proceedings Circuits, Devices and Systems, vol. 144, pp. 195 - 200, 1997.

[16]M. Makimoto, S. Yamashita, Microwave Resonators and Filters for Wireless Communication: Theory, Design and Application, Springer Science & Business Media, 2001.

[17]P. Geffe, “RC-amplifier resonators for active filters,” in IEEE Transactions on Circuit Theory, vol. 15, no. 4, pp. 415-419, Dec. 1968.