跨导运算放大器(ota，operational transconductanceamplifier)是一种电压控制的电流源器件，该器件电路结构简单，高频性能好，很适合实现全集成连续时间滤波器。关于双二阶多功能滤波器不断见诸报道，而在报道的三输入单输出的双二阶滤波器电路中，有的采用ota数目过多而使电路变得很复杂，有的尽管只用三个ota，也不使用电阻元件，但需要采用浮地电容，不适合集成。笔者提出由三个ota和两个电容构成三输入单输出电流模式双二阶滤波器电路，适当选择输入电压信号可实现五种滤波器功能。理论分析和mos管级的spice仿真结果表明所提电路方案正确。

1 ota单元电路

　　跨导运算放大器是通用性很强的器件。在自动增益控制、连续时间滤波器和模拟信号处理系统中应用非常广泛。ota有双极型的，也有mos型的，市售的商品ota都是双极型的，而在集成系统中用于模拟信号处理的ota则主要是mos型的。

　　理想的ota的传输特性是：

　　式中：i0是输出电流(a)；vd是差模输入电压(v)；gm是开环增益(s)，称为跨导增益，它是外部控制电流ib的函数。图2是一种基本mos型跨导运算放大器电路图。图中m9提供直流偏置，m1和m2组成源极耦合对，它们的漏极电流由三对源漏极联电流镜m2和m6、m4和m8及m5和m7映射出去。设图2中每对电流镜管的增益系数均为b，则输出电流为：

式中：β=μcox(w／l)；b为电流镜系数；i为直流工作电流。

2 三输入单输出双二阶滤波器

　　一种新颖的电流模式的三输入、单输出的双二阶滤波器，其中v_i1、v_i2、v_i3为输入电压，v₀为输出电压。

　　由基尔霍夫定律和式(1)，可得电路的传输函数为：

　　由式(3)可知，其极点固有角频率ωp和极点品质因数qp分别为：

　　并且适当选择输入电压，可得二阶低通、高通、带通、带阻和全通滤波器。

3 灵敏度分析

　　根据灵敏度定义：，由式(4)可求出极点品质因数与极点频率的灵敏度分别为：

　　由式(5)和式(6)可知该电路的灵敏度与参数无关，且在数值上等于0.5，因此该电路具有较好的灵敏度特性。

4 设计实例及仿真

　　设计一个截止频率为1 khz的butterworth低通滤波器，则归一化传输函数为：

　　并比较公式(7)和(3)可知：

　　令所有的跨导值相等，电容值也相等，则可得：

　　g_m1=g_m2=g_m3=0.2 ms，c₁=c₂=0.03μf，将参数和相应结构代入到图3进行spice仿真，其幅频特性曲线如图4所示，同理可得到高通、带通、带阻类型的幅频特性曲线如图4，仿真结果满足滤波器设计指标要求，表明所给出的电路方案正确可行。

5 结论

　　提出了一种仅用三个ota和两个电容构成的电流模式双二阶滤波器。由于没有使用电阻，便于实现集成。对该电路进行了电路分析，得到了电压传输函数，并对其灵敏度分析。最后用spice对该滤波器电路进行了仿真，仿真结果表明，该滤波器电路设计正确，理论分析与仿真结果相吻合。电路具有如下特点：(1)能实现二阶低通、带通、高通、带阻、全通滤波函数；(2)电路结构简单；(3)具有的元器件较少；(4)灵敏度较低；(5)ω_p，q_p可调。运用双二阶滤波电路，很容易实现高阶的任意功能的滤波器，具有理论