摘要：电流模式电路因具有高速结构简单等特点，成为微电子电路学界研究前沿课题。无源滤波器在信号处理中应用广泛，介绍高阶无源滤波器参数分析方法，借助网孔电流法列出滤波器回路电压方程，运用Matlab计算求解滤波器传递函数，得到代数式选取参数为固定常规值，使用Slimplify函数简化传递函求取未知电阻参数值，通过Mutlisim仿真得到Bode图验证参数计算正确性。
关键词：高阶低通;无源滤波器;参数分析
中图分类号：G4 文献标识码：A
信息技术革命是社会信息化的动力源泉。信息技术在科研教育等领域广泛应用，改变人们的生活行为方式，集成电路是微电子技术的核心，集成电路在医疗卫生等领域发挥重要作用。1947年贝尔实验室肖克来等人发明晶体管，1988年16MDRAM问世标志着进入大规模集成电路阶段。电流模式电路巨大优势逐渐被挖掘，电流传输器是电流模式电路中使用最广泛的标准模块。滤波器是信号处理电路中的重要部分，滤波器研究经历无源分立RLC元件，单片全集成电路发展历程，在信号系统中具有重要作用。滤波是电子应用线路实验研究中的重要环节，高阶无源滤波器具有性能好等优点，但存在数据量大等缺点，无源滤波器参数计算分析大多借助其他算法求解。本文以高阶无源低通滤波器为例，使用常规计算法求解滤波器中的参数。
1.电流模式电路高阶滤波器概述
电子电路中人们习惯采用电压为信号变量，促成大量电压信号处理电路的发展。1965年首片商用电压集成运算放大器问世。随着处理信号频率要求提高，电压型运算放大器缺点暴露，电路在信号处理中的巨大优点逐渐被认识，促进电流模式电路的发展，电流电路模式可以解决电压是电路的难题，在高速信号处理领域中取代传统电压模式设计方法。电流模式电路设计思想得到迅速发展[1]。
电流模式电路具有输入阻抗低，电源电压低、非线性失真小等特点。电流模式二阶滤波器包括单输入输出与多输入输出形式。理想滤波器幅频特性曲线为阶跃式，滤波器阶数高幅频特性曲线过渡区窄，高阶滤波器研究受到国内外学者的重视，目前构成电流模式高阶滤波器积木块包括电流传输器，电流控制传输器等[2]。滤波器理论发展已有近百年历史，20年代经典滤波器理论形成，近代滤波器理论基础是插入损耗综合法。无源滤波器在通带内能耗小，多级相连时相互影响小，滤波器体积小，无源滤波器在通信计算机等领域扮演重要角色。研究分析高阶低通无源滤波器参数对高階电流模式无源滤波器设计具有重要价值。
2.高阶低通无源滤波器参数分析
计算滤波器中RC参数前需要得到传递函数通式，使用网孔电流法对网络列写回路电压方程。将回路电压方程化为矩阵形式，计算得到输入Ui与输出电压Uo关于R，C，S的代数式，得到传递函数Au，关于R，C，S的通式。Au=Uo/Ui=1/1+A1+A2+A3+A4，A4=R1R2R3R4C1C2C3C4，式中含有未知量R1R2，R3R4C1C2C3C4S，设8个已知参数，求取剩余未知量R，C。设R4为未知量，令C1=C2=C3=C4=C，借助Expand函数简化，令R=1kΩ，ω=1000rad，借助abs功能函数，得R4=3439Ω。令R1=R2=R3=R4=R，令R=1kΩ，ω=1000rad，带入公式得C4=0.14205μF。令C1=C2=C3=C4=C，令R=1kΩ，参数带入公式得ω=1182.29rad.滤波器截止频率确定后，电容标称值选取麻烦，电阻标称值选取实现简单，将未知量以外电阻标称值选取为常见值，考虑滤波器在电路中的阻抗匹配，其余器件参数标称值为常规值。
3.仿真分析
打开Library Browser，从Power System分支找到Elements系列，将电阻电容元件拖入仿真界面，从Simulink分支找到Continuous系列将正弦信号源Sine Wave拖入仿真界面，将含有S代数式传递函数Au排列，填入Transfer Fen，在Linear Analysis Tool中仿真生成波特图，截止角频率与理论计算值一致。从Place Basic元件库中将所需电阻元件放入仿真界面，波特图反映电路截止频率与理论计算值一致。衰减频率为每十倍频25分贝，在通频带内频率响应曲线平摊。切比雪夫滤波器通带纹波，贝塞尔滤波器通带带纹波。
结语
本文借助MATLAB计算高阶无源滤波器RC参数，针对四阶无源滤波器求取参数计算，运用仿真软件验证计算正确性，构建四阶无源低通滤波器常规参数选型表格，为实验学习研究提供参考。21世纪信息化在全球得到快速发展，信息技术与国家发展密切相关。信息技术广泛应用使得信息作用发挥优化配置资源，信息技术深刻影响经济结构的，对社会文化产生巨大影响。信息技术目前广泛应用于工业生产，医疗检测等领域，使人们的生产生活方式发生巨大变化。随着模拟集成电路的发展，电流模式电路成为国际电路的前沿课题。电流模式滤波器因其功耗低等特点受到重视。
参考文献
[1]胡慧，王文虎.一种高阶低通无源滤波器参数的分析方法[J].电子元器件与信息技术，2019（03）：1-4.
[2]刘鑫，刘琪芳，高文华.有源低通滤波器仿真设计教学研究[J].电气电子教学学报，2013，35（03）：59-61+79.
作者简介：赖晓芳（1985-），女，四川成都人，中电天奥有限公司二级调试师，研究方向滤波器设计
