種低成本壓控濾波器的實現

在此方案中采用數字模擬轉換器調節放大器的電源電流，DAC101S101是美國國家半導體公司的一款全功能通用10位電壓輸出型數字模擬轉換器。它使用單電源供電，電壓范圍為2.7V~5.5V，在3.6V工作電壓時的電流僅為175uA。片上的輸出放大器使其輸出軌到軌擺幅。在規定的電源電壓范圍內，其三線串行接口的時鐘頻率可高達30MHz。DAC101S101串行接口兼容SPI、QSPI、MICROWIRE、以及DSP標準。

DAC101S101的典型參數如下：
*+0.15/-0.05LSB的DNL；
*輸出穩定時間：8uS；
*零代碼誤差：3.3mV；
*滿幅誤差：-0.06% FS；
*可靠單調性；
*低功耗和省電模式；
*上電自動零電壓輸出；
*同步中斷功能；
*工業溫度范圍：-40℃~+105℃；
*小型TSOT-6和MSOP-8封裝，適用于電池供電的設備。

電源電流的控制

LPV531的總電源電流由流出ISEL控制引腳的電流進行動態控制(圖4)。電源電流隨ISEL線性變化，比ISEL電流高40倍。內部相對于電源負極的110mV參考電壓以及一個11k歐姆的內部電阻決定了在ISEL引腳連接到電源負極時所能輸出的最大電流。在ISEL引腳和電源負極之間串入額外的阻抗將降低ISEL引腳的輸出電流。用下式可計算出電源電流的近似值：

圖2中的曲線顯示了REXT和ISEL的關系。

為了實現一個電壓控制的濾波器，必須把ISEL電流設計成依賴于電壓而不是電阻。

實現方法及原理

圖3顯示了利用DAC101S101和LPV531組成電壓控制濾波器的電路圖。圖中使用了10位數字模擬轉換器DAC101S101構成的電壓源和一個電阻分壓器來控制LPV531的ISEL引腳電流。從DAC101S101輸出的電壓通過由RSET1和RSET2組成的電阻分壓器施加到ISEL引腳。電阻分壓器的分壓比設為可把數字模擬轉換器0~5V輸出變為加到ISEL引腳0.0~0.11V電壓。這樣運算放大器LPV531的-3dB頻率就可以由施加到其ISEL引腳上的電壓來控制。

圖3利用DAC101S101和LPV531組成的電壓控制濾波器

當控制電壓幾乎為0V時，ISEL電流由RSET1和RSET2的并聯電阻確定。當控制電壓大于零時，ISEL的電流由ISEL引腳的戴維南(Thevenin)等效電壓和阻抗確定。下式可用來計算放大器的電源電流：

通常假設RSET1遠小于RSET2。這種情況下，控制電壓為0V時，ISEL電流的最大值主要由電阻RSET1確定。此外，ISEL的電流小于10uA，與電壓源電流相比很小。在給定RSET1和最大控制電壓時，可下式計算RSET2的電阻值：