一种基于忆阻器的高阶巴特沃兹高通、低通有源滤波电路制造技术

本实用新型专利技术涉及基于忆阻器的电路设计领域，公开了一种基于忆阻器的高阶巴特沃兹高通、低通有源滤波电路。该电路具有信号输入端和信号输出端，其中包括巴特沃兹高通、低通有源滤波电路和忆阻器阻值调节电路，忆阻器阻值调节电路的输出端与巴特沃兹高通、低通有源滤波电路中忆阻器的两端相连。本实用新型专利技术具有截止频率精确可调、通带调节范围广、频率衰减快、电路拓扑规律性强的优势。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及基于忆阻器的电路设计领域，特别涉及一种基于忆阻器的高阶巴特沃兹高通、低通有源滤波电路。
技术介绍
忆阻器作为被证实的除电阻、电容和电感之外的第四种基本电路元件而存在，具有低功耗、纳米级规格和非易失性等优良特性，其阻值在外部激励的作用下连续可变，且调节范围达103数量级。常规由电阻、电容和放大器组成的滤波电路，在集成后为了实现截止频率可调，采用可调电位器来代替固定电阻，从而改变滤波电路的截止频率。然而已有的电位器稳定性、精确度以及可调范围等指标均不理想，很大程度上影响了滤波电路的性能。巴特沃兹滤波电路在通带和阻带内拥有最大平坦的幅频特性，不会产生纹波，因此在实际集成电路生产过程中应用较广，但其通带和阻带相互过渡缓慢，滤波工作范围受到限制。
技术实现思路
本技术旨在改善上述不足，以提供一种具有截止频率精确可调、通带调节范围广、频率衰减快的电路拓扑规律性强便于拓展为精度更高的基于忆阻器的高阶巴特沃兹高通、低通有源滤波电路。本技术解决上述问题的技术方案是：一种基于忆阻器的高阶巴特沃兹高通、低通有源滤波电路，具有信号输入端和信号输出端，其中包括巴特沃兹高通、低通有源滤波电路和忆阻器阻值调节电路，忆阻器阻值调节电路的输出端与巴特沃兹高通、低通有源滤波电路中忆阻器的两端相连。上述基于忆阻器的高阶巴特沃兹高通有源滤波电路中，在一些实施方式中巴特沃兹高通有源滤波电路包括：运算放大器OA1、OA2、OA3、OA4，电容器C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14，忆阻器M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8，电容器C1连接信号输入端(+)，电容器C2、C3与忆阻器M1并联且连接电容器C1，忆阻器M1连接信号输入端(-)并接地，电容器C3连接运算放大器OA1负向输入端，忆阻器M2跨接于运算放大器OA1的负向输入端和输出端，运算放大器OA1正相输入端接地，电容器C4连接运算放大器OA1输出端，电容器C5、C6与忆阻器M3并联且连接电容器C4，忆阻器M3另一端接地，电容器C6连接运算放大器OA2负向输入端，忆阻器M4跨接于运算放大器OA2的负向输入端和输出端，运算放大器OA2正相输入端接地，电容器C7连接运算放大器OA2输出端，电容器C8、C9与忆阻器M5并联且连接电容器C7，忆阻器M5另一端接地，电容器C9连接运算放大器OA3负向输入端，忆阻器M6跨接于运算放大器OA3的负向输入端和输出端，运算放大器OA3正相输入端接地，电容器C10连接运算放大器OA3输出端，电容器C11、C12与忆阻器M7并联且连接电容器C10，忆阻器M7另一端接地，电容器C12连接运算放大器OA4负向输入端，忆阻器M8跨接于运算放大器OA4的负向输入端和输出端，运算放大器OA4正相输入端连接信号输出端(-)并接地，运算放大器OA4输出端连接信号输出端(+)。上述基于忆阻器的高阶巴特沃兹低通有源滤波电路中，巴特沃兹低通有源滤波电路包括：运算放大器OA5、OA6、OA7、OA8，电容器C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20，忆阻器M9、M10、M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M18、M19、M20，忆阻器M9连接信号输入端(+)，忆阻器M10、M11与电容器C13并联且连接忆阻器M9，电容器C13连接信号输入端(-)并接地，忆阻器M11连接运算放大器OA5负向输入端，电容器C14跨接于运算放大器OA5的负向输入端和输出端，运算放大器OA5正相输入端接地，忆阻器M12连接运算放大器OA5输出端，忆阻器M113、M14与电容器C15并联且连接忆阻器M12，电容器C15另一端接地，忆阻器M14连接运算放大器OA6负向输入端，电容器C16跨接于运算放大器OA6的负向输入端和输出端，运算放大器OA6正相输入端接地，忆阻器M15连接运算放大器OA6输出端，忆阻器M16、M17与电容器C17并联且连接忆阻器M15，电容器C17另一端接地，忆阻 器M17连接运算放大器OA7负向输入端，电容器C18跨接于运算放大器OA7的负向输入端和输出端，运算放大器OA7正相输入端接地，忆阻器M18连接运算放大器OA7输出端，忆阻器M119、M20与电容器C19并联且连接忆阻器M18，电容器C19另一端接地，忆阻器M20连接运算放大器OA8负向输入端，电容器C20跨接于运算放大器OA8的负向输入端和输出端，运算放大器OA8正相输入端连接信号输出端(-)并接地，运算放大器OA8输出端连接信号输出端(+)。上述基于忆阻器的高阶巴特沃兹高通、低通有源滤波电路中，在一些实施方式中忆阻器阻值调节电路包括：运算放大器OA，三极管NPN-BJT，电容器C1、C2，电阻器R1、R2、R3、R4、R5，电容器C1连接脉冲信号输入端(+)，电阻器R1连接电容器C1并与运算放大器OA的负向输入端相连，电容器R2连接电容器C1并与运算放大器OA的正相输入端相连，电阻器R3跨接于运算放大器OA的负向输入端和输出端，电阻器R4连接运算放大器OA正相输入端，电阻器R4另一端连接三极管NPN-BJT的集电极，电阻器R5连接高低电平切换信号输入端(+)，电阻器R5另一端连接三极管NPN-BJT基极，三极管NPN-BJT发射极接地并连接高低电平切换信号输入端(-)，电容器C2连接运算放大器OA输出端，电容器C2另一端作为忆阻器阻值调节电路的输出端(+)连接巴特沃兹高通有源滤波电路中忆阻器的一端，忆阻器阻值调节电路的输出端(-)连接巴特沃兹高通有源滤波电路中忆阻器的另一端。进一步的运算放大器OA、OA1、OA2、OA3、OA4、OA5、OA6、OA7、OA8均采用NE5532。进一步的三极管NPN-BJT采用2N1711。进一步的电路中运算放大器OA、OA1、OA2、OA3、OA4、OA5、OA6、OA7、OA8均采用电源信号采用VCC+15V和VEE-15V。本技术的有益效果：基于忆阻器的高阶巴特沃兹高通、低通有源滤波电路具有截止频率精确可调、通带调节范围广、频率衰减快的特点，电路拓扑的规律性便于拓展为精度更高的滤波电路。附图说明图1为基于忆阻器的高阶巴特沃兹高通有源滤波电路结构图图2为基于忆阻器的高阶巴特沃兹低通有源滤波电路结构图图3为忆阻器阻值调节电路结构图具体实施方式下面结合附图进一步说明本技术的具体实施方式。基于忆阻器的高阶巴特沃兹高通、低通有源滤波电路的阶数以八阶为例。实施例1：基于忆阻器的八阶巴特沃兹高通有源滤波电路。如图1所示的电路结构图，对需要进行滤波处理的信号由Signal In端口输入，经滤波电路处理后，由Signal Out端口输出。基于忆阻器的八阶巴特沃兹高通有源滤波电路系统每个滤波单元的截止频率计算公式为：对于运算放大器OA1有源滤波单元：对于运算放大器OA2有源滤波单元：对于运算放大器OA3有源滤波单元：对于运算放大器OA4有源滤波单元：通过忆阻器阻值调节电路对滤波电路中忆阻器M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8的阻值做调节，改变每个有源滤波单元的截止频率，实现对不同频率范围的信号进行滤波。如图3所示的电路结构图，控制忆阻器阻值的信号为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于忆阻器的高阶巴特沃兹高通、低通有源滤波电路，具有信号输入端和信号输出端，其特征在于：包括巴特沃兹高通、低通有源滤波电路和忆阻器阻值调节电路，所述忆阻器阻值调节电路的输出端与巴特沃兹高通、低通有源滤波电路中忆阻器的两端相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于忆阻器的高阶巴特沃兹高通、低通有源滤波电路，具有信号输入端和信号输出端，其特征在于：包括巴特沃兹高通、低通有源滤波电路和忆阻器阻值调节电路，所述忆阻器阻值调节电路的输出端与巴特沃兹高通、低通有源滤波电路中忆阻器的两端相连。2.如权利要求1所述的基于忆阻器的高阶巴特沃兹高通、低通有源滤波电路，其特征在于：所述巴特沃兹高通有源滤波电路包括：运算放大器OA1、OA2、OA3、OA4，电容器C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14，忆阻器M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8，所述电容器C1连接信号输入端(+)，电容器C2、C3与忆阻器M1并联且连接电容器C1，忆阻器M1连接信号输入端(-)并接地，电容器C3连接运算放大器OA1负向输入端，忆阻器M2跨接于运算放大器OA1的负向输入端和输出端，运算放大器OA1正相输入端接地，电容器C4连接运算放大器OA1输出端，电容器C5、C6与忆阻器M3并联且连接电容器C4，忆阻器M3另一端接地，电容器C6连接运算放大器OA2负向输入端，忆阻器M4跨接于运算放大器OA2的负向输入端和输出端，运算放大器OA2正相输入端接地，电容器C7连接运算放大器OA2输出端，电容器C8、C9与忆阻器M5并联且连接电容器C7，忆阻器M5另一端接地，电容器C9连接运算放大器OA3负向输入端，忆阻器M6跨接于运算放大器OA3的负向输入端和输出端，运算放大器OA3正相输入端接地，电容器C10连接运算放大器OA3输出端，电容器C11、C12与忆阻器M7并联且连接电容器C10，忆阻器M7另一端接地，电容器C12连接运算放大器OA4负向输入端，忆阻器M8跨接于运算放大器OA4的负向输入端和输出端，运算放大器OA4正相输入端连接信号输出端(-)并接地，运算放大器OA4输出端连接信号输出端(+)。3.如权利要求1所述的基于忆阻器的高阶巴特沃兹高通、低通有源滤波电路，其特征在于：所述巴特沃兹低通有源滤波电路包括：运算放大器OA5、OA6、OA7、OA8，电容器C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20，忆阻器M9、M10、M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M18、M19、M20，所述忆阻器M9连接信号输...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙蒙，徐炳吉，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：新型
国别省市：北京;11