通用滤波器
专利汇可以提供通用滤波器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 通用 滤波器 带有3个输入(端)Vh、Vb、Vl和一个输出(端)Vout，输入Vl与第一跨导 放大器 的正输入端连接；输入Vb经电容mCO同 跨导放大器 GM1的输出、第二跨号放大器GM2的正输入端、及容器(1-m)CO连接；输入Vh经电容器CO同跨导放大器GM2的输出、 电压 跟随器的输入端、及反馈电容器ICO连接；输出(端)Vout连接电压跟随器的输出(端)、两跨导放大器GM1和GM2的负输入端、电容器(1-m)CO及其输出连接到电容器ICO的放大器K的输入端。依据输入结构此通用滤波器可定为任一种滤波器。，下面是通用滤波器专利的具体信息内容。
1、一种通用滤波器，为比克德(Biquad)滤波器结构，带有三个输入端Vn、Vb和Vl，还带有一个输出端Vout，其特征为：
输入端Vl与具有放大系数gml的第一跨导放大器的非负输入端连接；
输入端Vb经过电容器mCo同跨导放大器GM1的输出、具有放大系数gm2的第二跨导放大器GM2的非负输入端、还有电容器(1-m)Co连接；
输入端Vh经过电容器Co同跨导放大器GM2的输出端、带有高输入阻抗的电压跟随器的输入端、及反馈电容器lCo连接；
输出端Vout被连接到电压跟随器的输出端、两个跨导放大器GM1和GM2的负输入端、电容器(1-m)Co、还有具有放大系数R且其输出连接到电容lCo的放大器K的输入端；
依据输入端Vh、Vb和Vl的相互连接及接地，此通用滤波器可设定为高通滤波器或低通滤波器或带通滤波器或带阻滤波器(陷波滤波器)或全通滤波器或其它有源滤波器中的任一种；
依据参数gm1、gm2、m、l、和k的大小不同滤波器的特性如品质因数、沿的陡度、中心频率、放大系数等等可以被调整。
2、如权利要求2的通用滤波器，其特征是该通用滤波器的输出一般表示为下式：
其中，po＝gml/Co。
3、如权利要求1的通用滤波器，其特征为此通用滤波器是集成电路的一部分。
众所周知对于所有类型的滤波器，尤其是有源滤波器诸如低通、高通、带通、带阻（陷滤滤波器）、全通等等，要尽可能使电路简化。然而，某些时候会有必要用单一的电路实现所有上述列举的滤波器及一般滤波器的功能，按照带有任意滤波器系数d0、d1、d2、C0、C1和C2这样的二阶滤波器传递函数的一般形式
这样的滤波器称为通用滤波器且有源滤波器。
从“半导体电路技术”（semiconductor circuit technology）第九修订版U.Tietze，Ch.Schenk Springercerlag 1989，444页，图14.42。一文中有一种通用滤波器的电路实例。在这种电路中各系数可以彼此独立地单独调节，因为每个系数仅依赖于一个电路元件。
此外，上面列出的资料指出带有可调参数的滤波器用在谐振频率、品质因数和谐振频率的放大系数可以彼此独立调整的电路当中。
这种通用滤波器的优点特别是在工作时依据何种输出被使用，用作为选频滤波器、带阻滤波器或陷波器、作为低通和/或高通、或作为高通、依据单个电路元件的大小可确定滤波器类型及滤波器特性也可以被改变。更进一步，在给定滤波器类型时截止频率放大系数也可以彼此独立地被调整（变化）。
即使在作带通或带阻工作时谐振频率、放大因数、和品质因数可以分别加以调整不产生任何彼此间的影响。
通用滤波器可以集成电路的形式实现，人们仅需要外接几个电阻器确定滤波器的类型及极限频率。
但是，从上面提及的资料得知的电路有个缺点，它仍需用相当多的电路元件制成，这些元件集成在半导体电路中是困难的，因而造价昂贵。
所以本发明的目的是形成一种具有简单而经济的电路设计的通用滤波器。
Tietze-Schenk有源通用滤波器，444页（图1）需要10电阻、2个电容器、及4个运算放大器，而本发明的电路仅需要两个跨导放大器、4个电容器、一个电压跟随器、及一个放大系数为k的放大器K。因此，电路费用显著减少。
尤其是，依照本发明通用滤波器构成的带通滤波器或带阻滤波器可以以特殊的方式构成，它们可按照需要对中心频率、品质因数、陡沿和放大量等等加以调整。
下面，本发明附图所描述的几个实施加以较详细的说明，这些附图是：
图1二阶带独立可调系数的通用滤波器（现有技术），
图2是本发明的通用滤波器，
图3a为图2的通用滤波器连接成带阻滤波器或陷波器，
图3b为图3a带阻滤波器随变量m与k变化的频率响应曲线，
图4a为图2通用滤波器连成的带通滤波器，
图4b为图4a带通滤波器m及gm1与gm2的比值变化的频率响应，
图5为图2通用滤波器用于低通线路，
图6为图2通用滤波器用于高通，
图7为图2的通用滤波器线路用于全通，
图8带有独立可调参数的通用滤波器（现有技术）。
图1示出带有独立可调参数及相关的传递函数A（P）的二阶通用滤波器，如所知道的这个电路来自“半导体电路技术”一书，第九修订版，U.Tietze，Ch.Schenk Springercerlag 1989，444页至447页。这个通用滤波器是相当复杂且设计昂贵。尤其是，需要四个运算放大器、十个电阻器及二个电容器来实现这个通用滤波器。这个滤波器 依赖系数K0、K1、K2、10、11、和12的改变可调整滤波器调整成特定类型。尤其是，所述低通、高通、带通、全通滤波器、及带阻滤波器，为了调整不同滤波器类型及同时变化滤波器参数或特性，图8显出一种带独立可调参数的二阶通用滤波器（见“半导体电路技术”一书第446页）。这个滤波器有4个运算放大器，四个固定与四个可调电阻、两个电容器，还有四个输出（一块电路四条引线）及一个输入。每个输出代表一种滤波器类型的引出端。就是这种通用滤波器电路的费用也高，因此对于集成电路而言，费用就更高。
图2示出Biquad滤波器结构的本发明通用滤波器的基本结构。这个通用滤波器有两个跨导放大器GM1和GM2，四个电容器mCO，（1-m）CO，CO和lCO，放大器K和电压跟随器SP，三个输入Vh、Vb、Vl及一个输出Vout。电压跟随器SP具有高阻抗输入实际上形成了一个放大倍数为1的阻抗转换器。输入Vl被连接到具有放大系数gm1的跨导放大器GM1的非负输入端。输入Vb经过电容器mCO被连接到跨导放大器GM1的输出，且连接到具有放大量gm2的第二跨导放大器GM2的非反向输入，同时连接电容器（1-m）CO。输入Vh经过电容器CO被连接到具有高输入阻抗的电压跟随器，并且连接反馈电容器lCO。输出Vout被连接到电压跟随器的输出、两个跨导放大器GM1和GM2的反向输入、电容器（1-m）CO，同时连接到具有放大量k的放大器K的输入。放大器k的输出被连到电容器lCO。所有的连接都是电传导性的。
在这种结构中，依据公式G1.1.1，Vout的结果是：
G1.2.1
依据3个输入Vl、Vb和Vh的输入方式这个通用滤波器可以被设定为高通滤波器或低通滤波器或带通滤波器或全通滤波器或带阻（陷波器）或其它有源滤波器中的任何一种。依据参数gm1、gm2、m、l、k的大小，不同滤波器的特性如品质因数、放大量、中心频率、陡沿等等可以被调整。参数m、l和k依图2定义为：
m是电容器CO的第一乘数因子，使电容器mCO，〔1-m〕CO具有值m＊CO和（1-m）＊CO。
l是电容器CO的第二乘数因子，使电容器lCO具有值l＊CO。
k是放大器K的放大系数。
图3a示出如图2的通用滤波器连接成陷波器或带阻器。其输入Vl与Vh相互连接。这两个输入构成电路的共同输入。输入Vb被钳位在接地端。由此，Vout的结果如下：
G1.2.1A
这里等式2.1的gm1/gm2的商被设定为＝1，而Vl＝Vh＝Vin。
图3b示出对在l＝0而m变化的状态中和在l＝4，m＝3而k变化的另一种状况下，陷波滤波器的频率响应及图3a电路的传递函数。m越高时，电平曲线随陷波滤波器中心频率陡度加大。陷波滤波器的频率响应随着k的变化是：k越大，在频率的中间一段的增大部分越强，电平的陡度越下降。
在图4a中是如图2的通用滤波器连接成带通滤波器。仍然，Vh和Vl相互连接且钳位在地电位。参数l置为0。于是，输出电压Vout的结果如下：
G1.2.1.B
这里Vb＝Vin是有效的。
图4b示出带通滤波器在m变化的情况下及gm1/gm2变化的 另一情况下的频率响应及带通滤波器的传递函数。随着m的变化，gm1＝gm2，随着gm1/gm2的变化，m＝3。m越高，在中心频率范围内的频率响应曲线较平缓。在gm1/gm2比率越高时，频率响应下降沿越陡。
图5是图2的通用滤波器连接成低通滤波器。输入Vh和Vb相互连接且钳位于地电位。l置为0。于是Vout的结果如下：
G1.2.1.C
图6是如图2的通用滤波器连接为高通。输入Vl与输入Vb相互连接且钳位于地电位。l置为0。于是，对于Vout的结果如下：
G1.2.1.D
图7是如图2的通用滤波器连接为全通滤波器。而且，l置为0。 两个输入Vh和Vb相互连接。对于输入施加：Vb＝Vl＝-Vh。于是，对于Vout的结果：
G1.2.1.E
对于所有公式如下实施：P0＝gm1/Co。运算放大器与（运算）跨导放大器（OTA）二者的差别表现为：运算放大器放大输入端的电压差（不同的电压）至100000倍而在输出端得到这个放大电压加以利用。而OTA，同样是放大输入端的差电压，然而，提供有可调“放大因数”，而且在输出端表现为电流而不是电压。这个OTA的放大因数mA/V来表示且称为陡度。按集成半导体元件来讲已知有RCA公司生产的LM13600和LM13800型。
图1至图7的所有电路滤波器的各中心和极限频率通过P/PO的比率可以调节。带通滤波器的品质因数通过1∶m的比率连续可调。
上述类型的电路尤其是可以被用在电视接收机、多制式电视接收机、无线电接收机和商业广告装置。在多制式电视接收机方面它们可以以适当的形式被使用，因为在某种情况中在某个频率上有需 要的信号，但在该频率又出现了另一制式的干扰信号。因而，使用本发明就可以分别的抑制信号或使需要的信号通过。因此这样的电路可以被较好利用在多变的模拟信号处理方面。
通过对电路结构的简化，电路上的花费也就是所谓超支出（overhead）被保持的少而且总体的集成过程更加容易。
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