通用阻抗变换器在有源滤波器中的应用

通用阻抗变换器在有源滤波器中的应用

0 引言

在音频系统中，为了避免因采用半导体或其它有源器件带来的非线性和频率特性畸变，保证实现平坦而宽阔的高频响应，通常选用分立元件构成的滤波器来满足DSD(直接数据流)对频率带宽的苛刻要求。而在分立元件有源滤波器的设计与实现过程中，通常要寻找大量数值不同、但精度要求十分严格的元件又非常困难。而采用通用阻抗变换器(GIC)由于电路中只有固定电阻和电容，利用若干个可变数值电阻即可完成电路设计，所以实现起来异常方便。下面就将其具体设计及应用方法加以详细分析。该方法中的l／S 变换实现法可用于设计低通滤波器，而S 变换实现法则可用于设计高通滤波器。

1 通用阻抗变换器

通用阻抗变换器(GIC)的典型电路如图1 所示，其驱动点阻抗ZIN 可以表示

为：

如果把Z4 变换为阻抗为1／SC(其中S=jω)的虚拟元件，其它元件为电阻，

则驱动点的阻抗为：

这样，该阻抗即与频率成正比，它相当于一个电感，可计算其电感值为：

如果引入两个电容取代Z1 和Z3，而Z2、Z4、Z5 仍为电阻，则驱动点的阻

抗表达式可变为：

可见，该阻抗正比于1／S2，可称为D 元件。它的驱动点阻抗为：

如果令C=1F、R2=R5=1 Ω、R4=R，则D 可化简为：D=R。为了更好地说明

D 元件的特性，如将S=jω带入式(5)，则有：