第6章_开关电容和开关电流网络分析与设计(放映).pptVIP

6.9.3 开关电流滤波器的分析与设计 6.9.3 开关电流滤波器的分析与设计 6.9.3 开关电流滤波器的分析与设计 开关电流积分器和相应的开关电容积分器有很重要的关系。为了研究这一关系，我们重新讨论多输入端开关电容积分器和相应的信号流图，并将它的部分电路重画于下图。 φ1 φ1 Vo + C φ2 φ1 φ2 φ1 Vi1 Vin Cn φ2 φ2 φ2 C1 多输入开关电容积分器 6.8.1 LC梯形滤波器的信号流图 则归一化的信号流图如下图所示。 由上图的信号流图可以看出，梯形结构RLC滤波器可以用SC积分器1/(sa)和阻尼积分器 1/(sa+b)构成。其中的加减功能可以由后面将要介绍的差分SC积分器来完成。 -1 1 + + + 1 + -1 + 1 -1 + + Vi Vo 1 -1 V2 1 V2k Vn -1 V4 1 RLC梯形滤波器的归一化信号流图 6.8.2 用信号流图法设计开关电容滤波器 6.8.2 用信号流图法设计开关电容滤波器 6.8.2 用信号流图法设计开关电容滤波器 将LC梯形结构中的一个典型节用SC电路实现，就得到开关电容滤波器的基本节。LC梯形结构中的一个典型节如下图所示。 Vi C L Vi+1’ Vi+2 Vi+3’ Vi+4 梯形结构中的典型节 左图电路的状态方程为： 6.8.2 用信号流图法设计开关电容滤波器 上述两个方程中的每一个方程都可以可以用下图(a)的积分器实现。该积分器的输出电压等于两个输入电压之差，所以称为开关电容差分积分器。该积分器中开关的简化画法如下图(b)所示。 （a） (b) C V1 Vo Cu φ2 V2 φ2 φ1 φ1 C V1 V2 CU ＋ ＋ Vo 开关电容差分积分器及其简化画法 6.8.2 用信号流图法设计开关电容滤波器 积分器的时间常数为： 用SC差分积分器实现的具体电路如下图所示。 C Vi Cu φ1 － ＋ φ1 － ＋ φ2 φ1 φ2 φ1 φ2 φ2 Cu C Vi+2 Vi+1’ Vi+2’ 梯形结构中的典型节的SC实现电路 6.8.2 用信号流图法设计开关电容滤波器 为了确定上图的SC电路中电容的参数，令该电路中每节积分器的时间常数与状态方程的时间常数相同，就可以求得： 如果LC梯形结构是归一化的，即电阻Rs归一化为1Ω，截止频率ω0归一化为1rad/s， 则电路的电容按下式计算 6.8.2 用信号流图法设计开关电容滤波器 例6.7全极点五阶LC梯形低通滤波器如下图所示。电路中电感和电容的数值均为已知，并设RS=RL=1Ω。设计相应的开关电容滤波器。 I4 I0 I2 Io C1 Vo V1 L4 L2 C3 C5 RL Vin RS ± V3 V5 五阶LC梯形低通滤波器 6.8.2 用信号流图法设计开关电容滤波器 解：设计步骤如下： (1) SC电路的实现 取电路的串臂电流和并臂电压为状态变量，列出电路的状态方程为： 6.8.2 用信号流图法设计开关电容滤波器 因为RS=RL=1Ω，对上式进行归一化，得： 对上式进行整理，将其中的第一式代入第二式，两式合并为： 6.8.2 用信号流图法设计开关电容滤波器 根据上述式子，可画出信号流图如下图所示： -1 1 -1 1 + + 1 + -1 1 -1 + + Vin 1 -1 五阶LC梯形低通滤波器的信号流图 6.8.2 用信号流图法设计开关电容滤波器 根据上述信号流图，可以得到其SC实现电路如下图所示。为了使图形看起来比较简明，图中的开关采用简化画法。 Cu Cu Cu Cu Cu CC1 CL2 CC3 CL4 CC5