5、滤波器技术与特性解析

滤波器技术与特性解析

1 滤波器技术概述

在滤波器领域，旧的滤波器技术，如 LC 滤波器，并没有完全消失。在某些特定场景下，它们仍具有竞争力，例如在 1 - 2 GHz 的频率范围内。像电感和电容这类“经典”组件也在不断发展和改进。

为了实现高频连续时间滤波器，需要减小组件的物理尺寸，即整个滤波器需集成在集成电路中。这样还能在同一块硅片上同时实现模拟滤波器和数字电路。适用的技术包括 CMOS 和 BiCMOS（一种可实现双极晶体管的 CMOS 工艺），此外，滤波器也可集成在 GaAs 技术中。不过，后两种技术的成本远高于用于数字电路的标准 CMOS 技术。

1.1 离散时间滤波器

离散时间滤波器的实现主要以电荷作为信号载体。早期的技术如电荷耦合器件（CCD），利用存储在硅片上极板下的电荷，并通过数字时钟在不同极板间转移电荷；另一种技术桶形移位电路则使用 MOS 开关在不同存储元件间转移电荷。这两种滤波器技术如今已基本淘汰，但电荷耦合器件仍广泛应用于许多图像探测器、相机等设备中。

还有一种开关电流电路，以电流作为信号载体（电流模式），与基于普通运算放大器的电路（电压模式）相比，它可能具有更大的频率范围，因为后者使用的反馈较少或不使用反馈。如今，离散时间滤波器的主要技术是开关电容技术。

1.1.1 开关电容滤波器

20 世纪 70 年代末，一种新型离散时间滤波器——开关电容滤波器（SC 滤波器）应运而生。它可以集成在单个 IC 电路中，这使得 SC 滤波器能够与数字电路一起实现，即 SC 技术可实现芯片上的完整系统（片上系统）。在 CMOS 技术中，容易实现优质的电容和开关。MOS 晶体管作为开关