分析低成本压控滤波器的设计与实现

　　在语音和音乐合成领域，常使用压控滤波器对产生的声音信号进行包络整形。但由于成本高、所需外围器件多，设计较复杂，多数此类器件不适合嵌入式系统应用。实现压控滤波器功能的另一途径是采用电源电流可连续调节的运算放大器，如美国国家半导体公司的LPV531型运算放大器。在该方案中，放大器的增益带宽是电源电流的函数。图1显示了LPV531的电源电流对其增益带宽和相位裕度的影响。

　　压控振荡器的类型有LC压控振荡器、RC压控振荡器和晶体压控振荡器。对压控振荡器的技术要求主要有：频率稳定度好，控制灵敏度高，调频范围宽，频偏与控制电压成线性关系并宜于集成等。晶体压控振荡器的频率稳定度高，但调频范围窄，RC压控振荡器的频率稳定度低而调频范围宽，LC压控振荡器居二者之间。LC压控振荡器 在任何一种LC振荡器中，将压控可变电抗元件插入振荡回路就可形成LC压控振荡器。早期的压控可变电抗元件是电抗管，后来大都使用变容二极管。图 2是克拉泼型LC压控振荡器的原理电路。图中，T为晶体管，L为回路电感，C1、C2、Cv为回路电容，Cv为变容二极管反向偏置时呈现出的容量；C1、C2通常比Cv大得多。

　　图1  LPV531的增益带宽与电源电流的关系

　　LPV531及DAC101S101的特点

　　LPV531是美国国家半导体的一款可编程、CMOS输入、轨到轨输出的微功率运算放大器。仅借助一只外置电阻即可实现对LPV531的增益带宽调节和功率级别调节。通过改变外置电阻上的偏压即可使LPV531在待机和满功率模式之间进行切换。该运算放大器工作在频率73KHz时的功耗仅为5uA,工作在频率4.6MHz时的功耗仅为425uA.

　　输入偏置电压相对比较独立，不会受到功率级别选择的影响。LPV531采用了CMOS输入级，输入偏置电流仅有50fA,共模输入电压范围可从负电压到正电源电压以下1.2V.同时，LPV531轨到轨的AB类输出阶使其在低电源电压时也可以提供的动态范围。

　　LPV531的典型参数如下：

　　*2.7V~5.5V电源电压；

　　*5uA~425uA连续可编程电源电流；

　　*输入共模电压范围-0.3V~3.8V;

　　*共模抑制比95dB;

　　*轨到轨输出电压摆幅；

　　*1mV输入偏置电压；

　　*73KHz~4.6MHz连续可编程增益带宽；

　　*小体积的SOT23-6封装，适用于手持电子设备和便携式应用。