連續時間濾波器,什么是連續時間濾波器

許多現代通信系統如電視、電話等都包括各種各樣的濾波器。一般來說，濾波器可以分成兩大類即無源濾波器和有源濾波器。從20世紀20年代到20世紀60年代末，許多濾波器是由無源元件如電阻、電容和電感組成。而其中的無源LC梯形網絡是一種非常有用的結構，因為它對元件的變化不太敏感。20世紀50年代人們發現，用有源電路來代替體積大而且價格昂貴的電感可以大大地減小電路的尺寸和降低電路的成本。20世紀60年代中期高質量的有源器件如運算放大器開始出現。20世紀70年代中期有源RC濾波器開始流行，人們開始考慮將濾波器進行集成。在最近二十年，有源集成濾波器在信號處理應用中開始變得越來越重要。在這樣的電路中，有源器件是單片集成的。與由分立有源元件構成的濾波器相比，這些單片集成電路有著許多優點，減少了系統中元件的數目，山于芯片上元件的良好匹配性使得濾波器的設計簡化了不少。此外，自動調諧電路能夠減少工藝和溫度變化所帶來的誤差，與分立無源濾波器相比，集成濾波器大大地減少了寄生電容。當集成濾波器進行大規模生產時，其成本也極大地降低了，對于生產來說，集成濾波器相對便宜。另外，可使印刷電路板上的元件更少，這樣會使成本更低，可靠性更高，尺寸更小，功耗更低。因此，將濾波器盡可能地進行集成是非常重要的。

基本原理
現在，連續時間濾波器實現的方法有多種，如有源RC濾波器，MOSFET-C濾波器，Gm-C濾波器，Gm-C-OPAMP濾波器等。連續時間濾波器能夠直接處理模擬信號，它不需要經過A/D, D/A轉換、采樣和保持以及抗混疊濾波器。目前連續時間濾波器的頻率能夠達到幾百MHz，因而廣泛地用于高頻應用中。對于高性能的連續時間濾波器，主要類型有三種:有源RC濾波器，MOSFET-C濾波器，跨導電容(Gm-C)濾波器。它們一般都用MOS或BiCMOS技術以及雙極型晶體管來實現。

RC有源濾波器是山運算放大器、電阻、電容這些基本元件構成的。在集成電路中，這些電阻由普通的電阻或多晶硅來實現。但是，這類濾波器對RC元件的變化比較敏感。一般來說，這類濾波器一般適用于低頻應用中。因而這類濾波器的應用受到了很大的限制。

MOSFET-C濾波器是基于有源RC濾波器得來的，它的電阻用工作在線性區MOS管來實現。它的一個主要問題是失真問題。我們可用一組晶體管來代替單個的品體管來消除失真。然而，即使采用了這樣的措施，其工作頻率也不會太高，主要是運算放大器限制了其工作頻率。

跨導電容(Gm-C)濾波器比前面討論過的濾波器有許多優點，最主要的是它有較低的功耗和較高的應用頻率。跨導電容(Gm-C)濾波器由跨導Gm和電容C組成。跨導電容(Gm-C)濾波器被普遍應用于高頻領域，例如在通信系統中，濾波器是非常重要的組成部分。在射頻(RF)接收系統中，天線的輸出緊跟，個 射頻預選擇濾波器(Pre-SelectF ilter),混頻器前需要鏡像反射濾波器(image-Rejection Filter), AID轉換前需要經過信道選擇濾波器(Channel Selection Filter)和抗混疊濾波器(Anti-Aliasing Filter).另一個典型的應用是計算機中的硬盤驅動系統，在從硬盤中讀取數據的時候，必須要有一個均衡濾波器(Equalization Filter)，以提供延遲補償，減小信號間的干擾。上述這些濾波器的共同點是它們都工作在非常高的頻率上，范圍可能從幾兆赫茲到幾百兆赫茲，甚至達到幾十吉赫茲。